JP2559344B2 - Inner lead bonding equipment - Google Patents

Inner lead bonding equipment

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JP2559344B2
JP2559344B2 JP6255792A JP25579294A JP2559344B2 JP 2559344 B2 JP2559344 B2 JP 2559344B2 JP 6255792 A JP6255792 A JP 6255792A JP 25579294 A JP25579294 A JP 25579294A JP 2559344 B2 JP2559344 B2 JP 2559344B2
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JP
Japan
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bonding
semiconductor element
bonding tool
inner lead
speed
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和徳 桜井
啓二 桑原
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、キャリアフィルムを用
いた半導体装置の製造設備に使用するインナーリードの
ボンディング装置に関するものである。
The present invention relates to relates to <br/> Bonn Dinh grayed device of the inner lead to be used in production facilities of the semiconductor device using the carrier film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置は、一般にリードフレームに
設けたダイパッドに半導体素子を取付け、半導体素子の
外部電極とリードフレームの端子とをそれぞれワイヤで
接続し、これをエポキシ樹脂の如き熱硬化性樹脂でパッ
ケージしたのち各端子を切断し、製造している。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device, a semiconductor element is generally attached to a die pad provided on a lead frame, and an external electrode of the semiconductor element and a terminal of the lead frame are connected to each other by wires, which are connected to a thermosetting resin such as epoxy resin. After packaging in, each terminal is cut and manufactured.

【0003】ところで、最近では電子機器の小形化、薄
形化に伴ない、これに使用する半導体装置も高密度実装
するため、薄くかつ小形の半導体装置の出現が望まれて
いる。このような要請に答えるべく、ポリイミドフィル
ムの如きキャリアフィルムのデバイスホールに半導体素
子を配設し、この半導体素子の電極とキャリアフィルム
のインナーリードとを直接接続し、これに液状の樹脂
(例えばエポキシ樹脂)からなる封止材を印刷あるいは
ポッティングしてパッケージした方式の半導体装置が使
用されるようになった。
By the way, in recent years, along with the miniaturization and thinning of electronic equipment, the semiconductor devices used therefor are also mounted at a high density, so that the appearance of thin and small semiconductor devices is desired. In order to meet such a demand, a semiconductor element is provided in a device hole of a carrier film such as a polyimide film, and an electrode of the semiconductor element and an inner lead of the carrier film are directly connected to each other, and a liquid resin (for example, epoxy resin) is used. A semiconductor device in which a sealing material made of resin is printed or potted to be packaged has come into use.

【0004】図6はキャリアフィルムを用いた従来の半
導体装置を説明するための平面図、図7はそのA−A拡
大断面図である。図において、1は長さ方向に等間隔
に、後述の半導体素子6,6a,6b,…の表面積より
大きい面積のデバイスホール2,2a,2b,…が設け
られた厚さ75〜125μm程度のキャリアフィルムで
ある。3はキャリアフィルム1に設けられた銅の如き導
電率の高い厚さ3O〜4Oμm、幅5O〜3OOμm程
度の金属箔からなる多数の導電パターンで、その一部は
デバイスホール2内に突出してインナーリード3aとな
っている。5はキャリアフィルム1を搬送するためのス
プロケット穴である。
FIG. 6 is a plan view for explaining a conventional semiconductor device using a carrier film, and FIG. 7 is an AA enlarged sectional view thereof. In the figure, reference numeral 1 denotes a device having holes 2, 2a, 2b, ... Having a larger area than the surface area of semiconductor elements 6, 6a, 6b ,. It is a carrier film. Reference numeral 3 denotes a large number of conductive patterns formed on the carrier film 1 and having a high conductivity such as copper and having a thickness of 3O to 4Oμm and a width of 5O to 3OOμm. It is the lead 3a. Reference numeral 5 is a sprocket hole for carrying the carrier film 1.

【0005】図2は半導体素子6の電極にキャリアフィ
ルム1のインナーリード3aをボンディングするボンデ
ィング装置の一例を示す摸式図、図3はその要部の拡大
図である。両図において、7はC字状の装置本体で、そ
の下部前方にはヒータを内蔵したボンディングステージ
8が設けられている。9は装置本体7の上部前方に設け
たガイド7aに沿って上下に摺動可能に装着されたボン
ディングヘッドで、下部にはボンディングステージ8と
対向してヒータを内蔵したボンディングツール10が取
付けられている。12はボンディングヘッド9を圧下す
るエアーシリンダである。13は装置本体7に回転可能
に軸止され、パルスモータ14(従来は周波数1KH
z、1回転が1OOOパルス程度のものを使用してい
る)によりベルト15を介して駆動されるカム、16は
ほぼ中央部が装置本体7に回動可能に軸止されたレバー
で、一端17はカム13の外周に摺接し、他端18はボ
ンディングヘッド9の連結部11に連結されている。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a bonding apparatus for bonding the inner leads 3a of the carrier film 1 to the electrodes of the semiconductor element 6, and FIG. 3 is an enlarged view of the main part thereof. In both figures, 7 is a C-shaped device body, and a bonding stage 8 having a built-in heater is provided in the lower front part thereof. Reference numeral 9 denotes a bonding head which is vertically slidably mounted along a guide 7a provided on the upper front side of the apparatus main body 7. A bonding tool 10 having a built-in heater is attached to the lower part so as to face the bonding stage 8. There is. Reference numeral 12 is an air cylinder for pressing down the bonding head 9. 13 is rotatably fixed to the main body 7 of the apparatus, and has a pulse motor 14 (previously, a frequency of 1 KH
z, one rotation of which is about 1OOO pulse) is used to drive the cam through the belt 15, and 16 is a lever whose center portion is rotatably pivoted to the apparatus main body 7. Is in sliding contact with the outer periphery of the cam 13, and the other end 18 is connected to the connecting portion 11 of the bonding head 9.

【0006】次に、上記のような構成のボンディング装
置の作用を説明する。ボンディングステージ8上に載置
された半導体素子6は、位置決めガイド(図示せず)に
より所定の位置に位置決めされる。一方、テープレール
(図示せず)にガイドされ、スプロケットにより紙面の
垂直方向に送られたキャリアフィルム1は、そのデバイ
スホール2が半導体素子6上に達した位置で停止し、半
導体素子6に設けた多数の電極4と、各インナーリード
3aとをそれぞれ整合させる。このとき、半導体素子6
はボンディングステージ8に内蔵したヒータにより加熱
される。この状態でパルスモータ14を駆動してカム1
3を回動し、これに摺接するレバー16を介してボンデ
ィングヘッド9を下降(下降速度5cm/sec程度)
させ、各インナーリード3aに当接させる。ついで、エ
アーシリンダ12により内蔵したヒータによって加熱さ
れているボンディングツール10を圧下し、各インナー
リード3aを加熱かつ加圧して所定の角度にフォーミン
グすると共に、各インナーリード3aをそれぞれ電極に
融着させ、接続する。
Next, the operation of the bonding apparatus having the above structure will be described. The semiconductor element 6 placed on the bonding stage 8 is positioned at a predetermined position by a positioning guide (not shown). On the other hand, the carrier film 1 guided by a tape rail (not shown) and fed by the sprocket in the direction perpendicular to the paper surface is stopped at the position where the device hole 2 reaches the semiconductor element 6 and is provided on the semiconductor element 6. The multiple electrodes 4 and the inner leads 3a are aligned with each other. At this time, the semiconductor element 6
Is heated by a heater built in the bonding stage 8. In this state, the pulse motor 14 is driven to drive the cam 1
3 is rotated, and the bonding head 9 is lowered through the lever 16 that is in sliding contact with this (lowering speed is about 5 cm / sec).
Then, the inner leads 3a are brought into contact with each other. Next, the bonding tool 10 heated by the heater built in by the air cylinder 12 is pressed down to heat and pressurize each inner lead 3a to form a predetermined angle, and each inner lead 3a is fused to each electrode. ,Connecting.

【0007】ボンディングが終ったときは、エアーシリ
ンダ12によるボンディングツール1Oの加圧を解除す
ると共に、カム13を回動してボンディングヘッド9を
上昇させる。ついでキャリアフィルム1を1駒移動させ
ると共に、ボンディングステージ8に次の半導体素子6
を載置し、上記と同様にしてボンディングを行なう。
When the bonding is completed, the pressure applied to the bonding tool 10 by the air cylinder 12 is released, and the cam 13 is rotated to raise the bonding head 9. Then, the carrier film 1 is moved one frame, and the next semiconductor element 6 is moved to the bonding stage 8.
Is placed and bonding is performed in the same manner as above.

【0008】図4はボンディング装置の他の例を示すも
のでボンディングヘッド9に設けたラック1laと噛合
うピニオン16aを、ベルト15を介してパルスモ一夕
14で駆動し、ボンディングヘッド9を昇降させるよう
にしたもので、その作用は図1で説明した装置の場合と
同様である。
FIG. 4 shows another example of the bonding apparatus. A pinion 16a meshing with a rack 1la provided on the bonding head 9 is driven by a pulse motor 14 via a belt 15 to move the bonding head 9 up and down. The operation is similar to that of the device described with reference to FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】キャリアフィルムのイ
ンナーリードを半導体素子の電極にボンディングする場
合、ボンディングツールが高速度で下降してインナーリ
ードに衝突すると、その衝撃荷重により半導体素子の電
極の下に形成された酸化皮膜にクラックを生じることが
あり、また、電極上に設けた突起(バンプ)が必要以上
に潰れてエッジショートをおこすこともある。さらに、
衝撃によりボンディングツールがバウンドして位置ずれ
を生じ、電極とインナーリードを確実にボンディングで
きなくなることもある。このような問題を防止するため
には、ボンディングツールがインナーリードに当接する
際の速度をできるだけ低くして衝撃荷重を極力小さくす
ることが望ましい。
When the inner lead of the carrier film is bonded to the electrode of the semiconductor element, when the bonding tool descends at a high speed and collides with the inner lead, the impact load is applied to the lower part of the electrode of the semiconductor element. A crack may occur in the formed oxide film, and a protrusion (bump) provided on the electrode may be crushed more than necessary to cause an edge short. further,
The impact may cause the bonding tool to bounce and cause a positional shift, which makes it impossible to reliably bond the electrode and the inner lead. In order to prevent such a problem, it is desirable that the speed at which the bonding tool makes contact with the inner leads be made as low as possible to minimize the impact load.

【0010】しかしながら、前述のように構成したボン
ディング装置においては、図5に示すように、ボンディ
ングツールは速度V 1 でインナーリードに衝接するた
め、衝撃荷重の発生は避けられなかった。衝撃を小さく
するためにはボンディングツールの落下速度を遅くする
ことも考えられるが、これは生産性の大幅な低下を招く
ことになるので採用できない。そこで、図2に示すよう
にカムなどを使用してボンディングツールの速度制御を
行なっているが、それにも限界があり、前述のような諸
問題は依然として発生していた。
However, in the bonding apparatus constructed as described above, as shown in FIG. 5, the bonding tool abuts the inner lead at the speed V 1 , and therefore the generation of impact load is unavoidable. Although it is possible to slow down the dropping speed of the bonding tool in order to reduce the impact, this cannot be adopted because it causes a significant decrease in productivity. Therefore, as shown in FIG. 2, a cam or the like is used to control the speed of the bonding tool, but there is a limit to that, and the above-mentioned various problems still occur.

【0011】本発明は、上記の課題を解決すべなされ
たもので、インナーリードに当接する直前にボンディン
グツールの降下速度を急速に低下させることにより、衝
撃荷重を大幅に低減させるようにしたインナーリードの
ボンディング装置を実現することを目的としたものであ
る。
[0011] The present invention has the above-mentioned problems has been made rather solve all, by lowering just before contact with rapid descent rate of the bonding tool to the inner lead, the inner which is adapted to greatly reduce the impact load It is intended to realize a lead bonding apparatus .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るインナーリ
ードのボンディング装置は、ボンディングツールを高速
度で下降させ、インナーリードに当る直前に該速度を
O.1〜5.Ocm/secまで急激に低下させるよう
に、ボンディングツールを駆動するモータを制御するよ
うにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A bonding apparatus for an inner lead according to the present invention lowers a bonding tool at a high speed so that the speed of the O.D. 1-5. The motor for driving the bonding tool is controlled so as to sharply decrease it to Ocm / sec.

【0013】[0013]

【実施例】本発明は、パルスモータを制御することによ
り、ボンディングツール9のストロークの大部分を高速
度で下降させ、インナーリード3aに当接する直前に低
速に切換えて衝撃荷重を極小に止めるようにしたもので
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, most of the stroke of the bonding tool 9 is lowered at a high speed by controlling a pulse motor, and the impact load is stopped to a minimum by switching to a low speed immediately before contacting the inner lead 3a. It is the one.

【0014】実施例によれば、ストローク50mm
ンディングツールを、周波数30〜40KHz、1回転
4000パルス程度で、分解能の高いパルスモータを使
用してその下降速度を制御した。この場合、図1に示す
ようにボンディングツールのストローク50mmのう
ち、49mmは20cm/secの高速で下降させ、エ
ンコーダによりフィードバックしてパルスモータの回転
数を制御し、残りの1mmを0.5cm/secの低速
で下降させてボンディングを行なったところ、半導体素
子には衝撃荷重による影響は全くみられなかった。
[0014] According to an embodiment, the ball <br/> down loading tool stroke 50 mm, the frequency 30~40KHz, in about one rotation 4000 pulses, controlled the lowering speed by using a high resolution stepping motor. In this case, as shown in FIG. 1, of the 50 mm stroke of the bonding tool, 49 mm is lowered at a high speed of 20 cm / sec, and the encoder is fed back to control the rotation speed of the pulse motor. The remaining 1 mm is 0.5 cm / sec. When the bonding was carried out while descending at a low speed of sec, the semiconductor element was not affected by the impact load at all.

【0015】実験の結果によれば、ボンディングツール
のインナーリードへの当接時の速度と、半導体素子への
影響との関係は表1の通りである。
According to the results of the experiment, Table 1 shows the relationship between the speed at the time of contact of the bonding tool with the inner lead and the influence on the semiconductor element.

【0016】[0016]

【表1】 表1から明らかなように、ボンディングツールを0.1
〜5.0cm/sec程度の速度でインナーリードに当
接させれば、半導体装置にはほとんど影響を与えないこ
とがわかった。
[Table 1] As is clear from Table 1, the bonding tool is 0.1
It was found that contacting the inner leads at a speed of about 5.0 cm / sec had almost no effect on the semiconductor device.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上詳記したように、本発明はボンディ
ングツールを駆動するモータを制御することにより、ボ
ンディングツールのストロークの大部分を高速度で下降
させ、残りのストロークの僅かな範囲をきわめて低速で
下降させるようにしたので、インナーリードに対する衝
撃をほとんど無くすことができた。このため、次のよう
な顕著な効果を得ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, by controlling the motor for driving the bonding tool, most of the stroke of the bonding tool is lowered at a high speed, and the slight range of the remaining stroke is extremely reduced. Since it was lowered at a low speed, the impact on the inner leads could be almost eliminated. Therefore, the following remarkable effects can be obtained.

【0018】(1)ボンディングツールがインナーリー
ド、したがって半導体素子に当る瞬間の速度を低くして
衝撃荷重を小さくしたので、半導体素子の電極の下に形
成された酸化膜にクラックを生じることがない。
(1) Since the impact load is reduced by lowering the speed at which the bonding tool hits the inner lead, that is, the semiconductor element, the oxide film formed under the electrode of the semiconductor element is not cracked. .

【0019】(2)ボンディングツールの下降速度が低
いので、半導体素子に当ったときにバウンドするような
ことがない。このため、従来のようなボンディングツー
ルのバウンドによって生ずる位置ずれを無くすことがで
きる。
(2) Since the lowering speed of the bonding tool is low, it does not bounce when hitting a semiconductor element. For this reason, it is possible to eliminate the conventional positional deviation caused by the bouncing of the bonding tool.

【0020】(3)衝撃荷重が小さいので、半導体素子
の電極に設けたバンプが必要以上につぶれることはな
く、このためエッジショートを生ずることがない。
(3) Since the impact load is small, the bumps provided on the electrodes of the semiconductor element are not crushed more than necessary, and therefore edge short circuit does not occur.

【0021】(4)ボンディングツールの降下速度を従
来の3倍程度に高速化することができるので、ボンディ
ングサイクルタイムの高速化を可能とし、生産性を向上
することができる。
(4) Since the descending speed of the bonding tool can be increased to about three times that of the conventional method, the bonding cycle time can be shortened and the productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の作用を説明するための線図。FIG. 1 is a diagram for explaining the operation of the present invention.

【図2】はボンディング装置の一例を示す側面図。FIG. 2 is a side view showing an example of a bonding apparatus.

【図3】はその要部の拡大正面図。FIG. 3 is an enlarged front view of the main part.

【図4】は他のボンディング装置の側面図。FIG. 4 is a side view of another bonding apparatus.

【図5】は従来のボンディングツールの降下速度と位置
との関係を示す線図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a descending speed and a position of a conventional bonding tool.

【図6】はキャリアフィルムを使用した半導体装置の製
造例を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing a manufacturing example of a semiconductor device using a carrier film.

【図7】はそのA−A拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged sectional view taken along line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:キャリアフィルム 3a:インナーリード 6:半導体素子 7:装置本体 8:ボンディングステージ 9:ボンディングヘッド 1O:ボンディングツール 14:パルスモータ 1: Carrier film 3a: Inner lead 6: Semiconductor element 7: Device body 8: Bonding stage 9: Bonding head 1O: Bonding tool 14: Pulse motor

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体素子を載置するステージと、 前記ステージに載置された半導体素子上の電極と、前記
電極と位置合わせされたキャリアフィルムのインナーリ
ードとを圧着させるためのボンディングツールと、 前記ボンディングツールを駆動するモーターと、 前記ボンディングツールの下降速度が、インナーリード
に当る直前に0.1〜5.0cm/secとなるように
前記モーターを制御する手段と、 を少なくとも有することを特徴とするインナーリードの
ボンディング装置。
[1 claim: a stage for placing a semiconductor element, and an electrode on the semiconductor element mounted on the stage, the
The inner film of the carrier film aligned with the electrodes
The bonding tool for crimping the bonding tool, the motor for driving the bonding tool, and the lowering speed of the bonding tool are
Immediately before hitting, so that it becomes 0.1-5.0 cm / sec
Of the inner lead, characterized in that it comprises means for controlling said motor, at least
Bonding equipment.
【請求項2】前記ステージが前記半導体素子を加熱する
ためのヒーターを有していることを特徴とする請求項1
記載のインナーリードのボンディング装置。
2. The stage heats the semiconductor element.
A heater for heating is provided.
Inner lead bonding device described.
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