JP2678663B2 - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボンディング技術、特に、リードフレーム
の浮き上がり、および、酸化を防止する技術に関し、例
えば、リードフレーム上にペレットをボンディングする
ペレットボンディング装置に利用して有効なものに関す
る。
〔従来の技術〕
半導体装置の製造工程において、リードフレーム上に
ペレットをボンディングするペレットボンディング装置
として、リードフレームが一方向に搬送される搬送路
と、この搬送路の途中に設定されたボンディングステー
ジにリードフレームを加熱するように設備されているヒ
ートブロックと、このボンディングステージにリードフ
レーム上にペレットを擦り着けるように設備されている
ボンディングヘッドと、リードフレームにスプリングの
付勢力下で常時接触されてリードフレームの浮き上がり
を防止するように構成されている押さえ具とを備えてお
り、ヒートブロックにより加熱されているリードフレー
ムにリードフレーム押さえ具によりリードフレームを押
さえながら、ボンディングヘッドに保持されたペレット
が擦り着けられることにより、ボンディグされるように
構成されているものがある。
しかし、このようなペレットボンディング装置におい
ては、ヒートブロックの加熱によりリードフレームが酸
化される。そこで、リードフレームの被加熱部付近に酸
化防止ガスとして窒素ガスや、窒素と水素との混合ガス
等を供給することにより、リードフレームの被ボンディ
ング部の酸化が防止されるように構成されているボンデ
ィング装置が提案されている。
なお、ペレットボンディング技術を述べてある例とし
ては、日刊工業新聞社発行「電子部品の自動組立入門」
昭和56年7月30日発行 P69〜P76、がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このようなペレットボンディング装置におい
ては、銀めっきが部分的にも施されない銅(Cu)から成
るリードフレーム(以下、めっきレス銅系リードフレー
ムということがある。)が使用される場合、リードフレ
ームが加熱されると、直ちに酸化されるため、次のよう
な問題点が発生することが本発明者によって明らかにさ
れた。
(1) 酸化防止ガスがリードフレームの被加熱部付近
に供給されただけでは、リードフレームの酸化が充分に
防止されない。
(2) リードフレームにリードフレーム押さえ具が押
接されていると、酸化防止ガスがリードフレーム表面全
体に平均して接触されないため、リードフレームが部分
的に酸化されてしまう。
本発明の目的は、リードフレームを確実に押さえなが
ら、リードフレームの酸化を確実に防止することができ
るボンディング装置を提供することにある。
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。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を説明すれば、次の通りである。
すなわち、リードフレーム搬送路がカバーにより被覆
されているとともに、このカバーにリードフレーム押さ
え部が搬送に伴ってリードフレームの反りを利用しリー
ドフレームの表面の一部に順次接触することにより、リ
ードフレームを押さえるように突設されており、カバー
と搬送路との間の空間に酸化防止ガスが導入されるよう
に構成されていることを特徴とする。
〔作用〕
前記した手段によれば、リードフレーム搬送路がカバ
ーにより被覆され、カバーと搬送路との間の空間に酸化
防止ガスが供給されるため、酸化防止ガスはリードフレ
ームに均一に接触することになる。
他方、リードフレーム押さえ部は搬送に伴ってリード
フレームの反りを利用してリードフレームを押さえるよ
うに構成されているため、リードフレームは押さえ部に
よって長時間被覆され続けることはない。したがって、
リードフレームはリードフレーム押さえ部に確実に押さ
えられながら、酸化防止ガスに均一に接触されることに
なる。その結果、リードフレームはボンディング中確実
に定置されるとともに、酸化を全体にわたって均一に防
止されることになる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例であるペレットボンディン
グ装置を示す正面断面図、第2図は第1図のII−II線に
沿う側面断面図、第3図はペレットボンディング後のリ
ードフレームを示す一部省略拡大平面図、第4図は第3
図のIV−IV線に沿う断面図である。
本実施例において、本発明に係るペレットボンディン
グ装置はミニパッケージ形トランジスタを製造するため
のペレット1を多連リードフレーム2上に順次ボンディ
ングして行くように構成されている。このリードフレー
ム2は燐青銅や無酸素銅等のような銅系(銅または銅合
金)材料を用いられて、プレス加工またはエッチング加
工等により細幅の板形状に一体成形されており、その表
面には銀めっき被膜が一切被着されていない。一般に、
銀めっき被膜は酸化を防止してボンダビリティーを高め
るために、リードフレームの全体的に、または、ペレッ
トボンディングおよびワイヤボンディングが実施される
領域に部分的に被着される。しかし、本実施例において
は、コスト低減化のため、銀めっき被膜の被着が全体的
に廃止されている。銀めっき被膜の被着が廃止されてい
る結果、酸化され易い銅系材料から成るリードフレーム
2についての酸化防止はより一層厳格化されることにな
る。
そして、第3図に示されるように、めっきレス銅系リ
ードフレーム2は細幅の板形状に形成されている外枠
(フレーム)3を備えており、外枠3には送り孔または
位置決め孔に使用される小孔3aが複数、長手方向に等間
隔に配されて開設されている。外枠3の一辺にはタブ吊
りリード4が複数本、長手方向に等間隔に整列されて直
角に突設されており、各タブ吊りリード4の先端部には
タブ5が一体的に形成されている。各タブ吊りリード4
の両脇には一対のリード6、6が配されており、両リー
ド6、6は外枠3の一辺から直角にそれぞれ突設されて
いる。また、各リード4と6、6と6との間にはダム部
材7が先端寄りの中間部に配されて一体的に架設されて
いる。
このペレットボンディング装置10はフィーダテーブル
11を備えており、このテーブル11にはリードフレーム2
を搬送するための搬送路12が形成されている。リードフ
レーム2はこの搬送路12上を間欠送り装置(図示せず)
により、タブ列のピッチをもって一方向にピッチ送りさ
れる。搬送路12の途中にはヒートブロック13が敷設され
ており、ヒートブロック13はリードフレーム2の下面に
適時接触してこれを加熱し得るように構成されている。
ヒートブロック13の適当位置の真上にはボンディングヘ
ッドとしてのコレット14が3次元移動し得るように設備
されており、コレット14はペレット1を真空吸着により
保持するとともに、リードフレーム2のタブ5上に擦り
着け得るように構成されている。
テーブル11にはカバー15が搬送路12の真上を被覆する
ように被せ着けられており、カバー15の下面にはリード
フレーム押さえ部16が搬送に伴い、リードフレーム2の
反りを利用してリードフレーム2の表面に一部接触する
ことにより、リードフレーム2を押さえるように突設さ
れている。リードフレーム押さえ部16は、下端面の搬送
路12の表面からの間隔Aが、リードフレーム2の厚さt
よりも0.1〜0.2mm程度、小さくなるように形成されてお
り、リードフレーム押さえ部16の下端面とリードフレー
ム2の上面との間に狭小な隙間Bが形成され得るように
設定されている。リードフレーム押さえ部16はカバー15
においてリードフレーム2の外枠3に対向する位置に配
設されており、リードフレーム押さえ部16はカバー2の
全長にわたって一定幅一定高さをもって細長く形成され
ている。
また、カバー15の内部にはガス供給路17が複数本、幅
方向に間隔をおいて配され全長にわたって敷設されてお
り、各ガス供給路17にはガス吹き出し口18が複数個、間
隔をおいて全長にわたって均等に配されて開設されてい
る。ガス供給路17には酸化防止ガス供給源19が接続され
ており、このガス供給源19は酸化防止ガス20として、例
えば、窒素ガスや、窒素ガスと水素ガスとが混合された
還元性ガスを供給するように構成されている。
次に作用を説明する。
まず、搬送路12とカバー15との間の空間には酸化防止
ガス20が供給源19より供給路17および吹き出し口18群を
介して供給され、当該空間には酸化防止ガス雰囲気が形
成される。
ペレットがボンディングされるリードフレーム2は1
枚宛、テーブル11の始端側に設備されているローディン
グ装置(図示せず)により、テーブル11の搬送路12上に
順次払い出されるとともに、終端側の方向に送り装置に
より1ピッチ宛、間欠送りされる。
このピッチ送り中、リードフレーム2はヒートブロッ
ク13において加熱される。所定の温度に加熱されたリー
ドフレーム2のタブ5上には、トランジスタ回路を作り
込まれたペレット1がコレット14により吸着保持されて
擦り着けられる。これにより、ペレット1がリードフレ
ーム2の各タブ5上に順次ボンディングされて行く。
このボンディング中、チードフレーム2はリードフレ
ーム押さえ部16により押さえられているため、遊動する
ことはなく、ペレット1はリードフレーム2のタブ5に
適正にボンディングされる。すなわち、リードフレーム
押さえ部16の搬送路12の上面に対する間隔Aはリードフ
レーム2の厚さtよりも若干小さく設定されているが、
リードフレーム2には自然に、および/または、ヒート
ブロック13の加熱により、反りが全長にわたって若干形
成されているため、リードフレーム2は押さえ部16によ
り搬送路12の上面に押さえ付けられる。つまり、リード
フレーム2の反りの高い場所が押さえ部16に押接し、リ
ードフレームの反りの低い場所が搬送路12に押接するた
め、リードフレーム2自体の弾性力により押さえ部16で
相対的に押さえられることになる。
ところで、リードフレーム2は銅系材料を用いられて
形成され、しかもめっきレスに形成されているため、き
わめて酸化し易いが、本実施例において、このめっきレ
ス銅系リードフレーム2は搬送路12とカバー15との間の
空間に形成された酸化防止ガス雰囲気に浸漬されている
ため、酸化は確実に防止される。
また、リードフレーム押さえ部16がこのめっきレス銅
系リードフレーム2の表面に押接している箇所は、リー
ドフレーム2の表面に酸化防止ガスが接触しないため、
酸化される可能性がある。しかし、本実施例において
は、リードフレーム押さえ部16は反りを利用して、めっ
きレス銅系リードフレーム2の表面に接触するため、そ
の接触箇所は常に移動して行くとともに、きわめて小さ
い表面積になり、その結果、リードフレーム2の表面は
全体にわたって酸化防止ガスに略常に接触し得ることに
なる。したがって、酸化し易いめっきレス銅系リードフ
レーム2であっても、その部分的酸化の可能性は殆どな
い。
なお、リードフレームが酸化すると、次のような問題
点が発生するが、本実施例によれば、このような問題点
の発生を未然に防止することができる。
(1) タブ5の表面が酸化されると、ペレット1とタ
ブ5とのボンダビリティーが低下する。
(2) リード先端部(インナリード)の表面が酸化さ
れると、ワイヤボンディング工程においてリード6にボ
ンディングされるワイヤ8(第3図および第4図の想像
線参照)におけるボンダビリティーが低下する。
(3) リード4、6樹脂封止パッケージ9(第3図お
よび第4図の想像線参照)によって封止される部分が酸
化されると、リード4、6と樹脂封止パッケージ9との
接着性が低下するため、耐湿性等が低下する。
このようにして、ペレットボンディングされたリード
フレーム2は搬送路12をピッチ送りされて行き、搬送路
12の終端においてアンローディング装置(図示せず)に
よりアンローディングされる。
前記実施例によれば次の効果が得られる。
(1) リードフレーム搬送路をカバーするとともに、
このカバーにリードフレーム押さえ部をリードフレーム
をその反りを利用して押さえるように突設し、また、搬
送路とカバーとの間の空間に酸化防止ガスを供給するよ
うに構成することにより、リードフレームを確実に押さ
えながら、リードフレームの酸化を防止することができ
るため、ボンダビリティーを高めることができ、その結
果、このリードフレームが使用された製品の品質および
信頼性を高めることができる。
(2) ボンダビリティーを高めながら、リードフレー
ムの酸化を確実に防止することにより、酸化され易い銅
系材料をめっき処理を実施せずに使用することができる
ため、製造コストを大幅に低減させることができる。
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、本発明は前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。
例えば、リードフレームとしては銅系材料から成るめ
っきレスのリードフレームを使用するに限らず、鉄系材
料から成るめっきリードフレームを使用してもよい。
リードフレームおよびペレットはトランジスタに対応
するように構成するに限らず、半導体集積回路装置に対
応するように構成してもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるペレットボンディ
ング装置に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、ワイヤボンディング装置等のよ
うなリードフレーム押さえ部が必要なボンディング装置
全般に適用することができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りであ
る。
リードフレーム搬送路をカバーするとともに、このカ
バーにリードフレーム押さえ部をリードフレームをその
反りを利用して押さえるように突設し、また、搬送路と
カバーとの間の空間に酸化防止ガスを供給するように構
成することにより、リードフレームを確実に押さえなが
ら、リードフレームの酸化を確実に防止することができ
るため、ボンダビリティーを高めることができ、その結
果、このリードフレームが使用された製品の品質および
信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例であるペレットボンディング
装置を示す正面断面図、 第2図は第1図のII−II線に沿う側面断面図、 第3図はリードフレームのペレットボンディング後を示
す一部省略拡大平面図、 第4図は第3図のIV−IV線に沿う断面図である。 1……ペレット、2……リードフレーム、3……外枠、
3a……小孔、4……タブ吊りリード、5……タブ、6…
…リード、7……ダム部材、8……ボンディングワイ
ヤ、9……樹脂封止パッケージ、10……ペレットボンデ
ィング装置、11……フィーダテーブル、12……リードフ
レーム搬送路、13……ヒートブロック、14……コレット
(ボンディングヘッド)、15……カバー、16……リード
フレーム押さえ部、17……酸化防止ガス供給路、18……
酸化防止ガス吹き出し口、19……酸化防止ガス供給源、
20……酸化防止ガス。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リードフレーム搬送路がカバーにより被覆
    されているとともに、このカバーにリードフレーム押さ
    え部が搬送に伴ってリードフレームの反りを利用しリー
    ドフレームの表面の一部に順次接触することにより、リ
    ードフレームを押さえるように突設されており、カバー
    と搬送路との間の空間に酸化防止ガスが導入されるよう
    に構成されていることを特徴とするボンディング装置。
  2. 【請求項2】リードフレーム押さえ部および酸化ガス防
    止ガス導入路が、カバーに一体的に形成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のボンディング
    装置。
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