JP2775553B2 - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法

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JP2775553B2 JP4209418A JP20941892A JP2775553B2 JP 2775553 B2 JP2775553 B2 JP 2775553B2 JP 4209418 A JP4209418 A JP 4209418A JP 20941892 A JP20941892 A JP 20941892A JP 2775553 B2 JP2775553 B2 JP 2775553B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フレームに対してIC
チップすなわち半導体部品を装着すると共に、該ICチ
ップのパッド(電極)と該フレームに設けられたリード
とをボンディングするボンディング装置及びボンディン
グ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、かかるボンディング装置として、
ダイボンディング装置、キュア装置及びワイヤボンディ
ング装置を一列にラインとして装備したもの(図示せ
ず)がある。なお、これら各装置についてはよく知られ
ている故、下記の説明に留める。
【0003】まず、該ダイボンディング装置は、円板状
のウェハーをカッティングすることにより得られた多数
のICチップ201を蓄え、例えば熱硬化型の接着剤等
を用いて図19に示す如くリードフレームL\F上の所
定位置に該ICチップ201を順次装着し、後段のキュ
ア装置に向けて送り出すものである。なお、図20及び
図21から明らかなように、リードフレームL\Fの上
記所定位置にはアイランド202が設けられており、I
Cチップ201はこのアイランド202上に装着され
る。
【0004】一方、上記キュア装置は、該ダイボンディ
ング装置より送り出されたリードフレームL\Fを受け
入れて、上記接着剤を固化せしめるべく加熱した後、後
段に配置されたワイヤボンディング装置に向けて送り出
す。そして、ワイヤボンディング装置は、このリードフ
レームL\Fを受け入れて、図20及び図21に示すよ
うに、ボンディングステージ203上において、該リー
ドフレームL\Fに形成されているリード204と該リ
ードフレーム上に装着されたICチップ201のパッド
201aとを、金、アルミニウムなどから成るワイヤ2
05を用いてボンディングする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
は、リードフレームL\Fに形成したアイランド202
上にICチップ201を装着してボンディングを行って
いる。よって、図21から明らかなように、これらリー
ドフレームL\F及びICチップ201から成る結合体
の厚さTが比較的大きく、最終的に製品として得られる
電子部品の薄型化を図る上で解決されるべき欠点の1つ
となっている。
【0006】一方、従来は、リードフレームL\Fに対
するICチップ201の装着のために接着剤を用いてい
る。よって、この接着剤の固化のために時間を費さねば
ならないことから作業の高速化を阻む欠点になっている
と共に、接着剤を固化させるキュア装置を必要とするが
故にコストの増大を招来していた。また、リードフレー
ムL\FとICチップの間に介在する接着済層の厚みが
均一にならぬことがあり、その結果、ICチップが傾き
等を生じてボンディング作業に不都合をもたらして歩留
りが低減するという欠点もあった。
【0007】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたものであって、製品としての電子部品の薄型化に寄
与すると共に、ボンディング完了までに要する時間の短
縮、装置全体としてのコストの低減並びに歩留りの向上
を達成したボンディング装置及びボンディング方法を提
供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるワイヤボン
ディング装置は、多数のリードに囲まれて画定される開
口部を有するリードフレームを複数枚配列収容可能なマ
ガジンを着脱自在に受け入れ可能なローダ・アンローダ
と、前記マガジン内に収容されたリードフレームを1枚
ずつ取り出してボンディングステージ上に搬送してボン
ディング手段によりワイヤボンディングを行い、このワ
イヤボンディング終了後のリードフレームを再び元のロ
ーダ・アンローダの前記マガジン内に収納する搬送手段
を備えたワイヤボンディング装置であって、半導体部品
を蓄えて少なくともその1つずつを吸着保持して搬送可
能な半導体部品供給手段と、前記半導体部品を係合する
係合部材により前記半導体部品の位置補正を行う位置補
正手段とを備え、前記半導体部品供給手段は、前記半導
体部品を吸着保持して前記位置補正手段に搬送して位置
補正を行った後、再び前記半導体部品を吸着保持して前
記ボンディングステージ上に載置された前記リードフレ
ームの開口部内に搬送して前記ボンディング手段により
ワイヤボンディングを行うように構成したものである。
また、本発明によるワイヤボンディング装置は、前記リ
ードフレームの開口部内に搬送された半導体部品を前記
ボンディング手段により前記リードフレームのリードと
前記半導体部品の電極とをワイヤボンディング接続した
ワイヤのみで支持するものである。また、本発明による
ワイヤボンディング方法は、多数のリードに囲まれて画
定される開口部を有するリードフレームを複数枚配列収
容可能なマガジンから前記リードフレームを1枚ずつ取
り出してボンディングステージ上に搬送して載置するす
る工程と、蓄えられた半導体部品を半導体部品供給手段
の吸着部に少なくとも1つずつ吸着保持して位置補正手
段に搬送して載置する工程と、前記位置補正手段により
前記半導体部品の位置補正を行う工程と、前記半導体部
品供給手段により再び前記半導体部品を吸着保持して前
記ボンディングステージ上に載置された前記リードフレ
ームの開口部内に搬送する工程と、前記半導体部品と前
記リードフレームの開口部を囲む前記リードとをボンデ
ィング手段によりワイヤボンディングする工程と、前記
ワイヤボンディング終了後のリードフレームを再び元の
前記マガジン内に収納する工程とを含むものである。ま
た、本発明によるワイヤボンディング方法は、前記リー
ドフレームの開口部内に搬送された半導体部品を前記ボ
ンディング手段により前記リードフレームのリードと前
記半導体部品の電極とをワイヤボンディング接続したワ
イヤのみで支持するものである。
【0009】
【実施例】次に、本発明に係るボンディング装置を添付
図面を参照しつつ説明する。なお、当該ボンディング装
置はワイヤ(後述)を用いてボンディングを行うもので
あるが、本発明はテープボンディング等にも適用可能で
ある。
【0010】図1は当該ボンディング装置1の平面図で
あるが、該図から明らかなように、該ボンディング装置
1はその架台2上にボンディングステージ5、フレーム
供給手段7、半導体部品供給装置9、半導体部品位置補
正装置11及びボンディング手段13を備えている。以
下、これら各手段及び装置の個々について順に詳述す
る。
【0011】まず、最初のボンディングステージ5の説
明に先立ち、当該ボンディング装置によるボンディング
作業に供されるべきリードフレームと、半導体部品とし
てのICチップについて説明する。
【0012】図2に示すように、このリードフレームL
\Fには、例えば矩形状の複数の開口部16(仮想線に
より図示)が長手方向において等ピッチにて並設されて
いる。図3及び図4から明らかなように、これら開口部
16は、該リードフレームL\Fに形成された多数のリ
ード17によって囲まれることにより画定されている。
すなわち、ここにいうリードフレームL\Fは、図19
及び図20で示すいわゆるアイランド付のリードフレー
ムとは異なるリードフレームL\Fが用いられる。従っ
て、ここでいう開口部16は、図4に図示の如くICチ
ップ19がリード17によって画定される範囲内に遊挿
されうるものであれば足りる。なお、図4において、リ
ード17は開口部16の略全周を画定するように設けら
れているが、その一部のみを示し、他のリードについて
は図示を省略している。
【0013】一方、ICチップ19に関しては、図3及
び図4に示すように、上記リードフレームL\Fの開口
部16に対応すべく矩形板状に形成されており、上記し
たリード17の数に対応する数のパッド(電極)19a
(図4に図示)を有している。そして、ボンディングに
際しては、図3及び図4に示すようにICチップ19を
上記開口部16内に遊挿状態にて位置させ、各リード1
7とパッド19aとを金あるいはアルミニウム等から成
るワイヤ21を用いて接続する。
【0014】前述したボンディングステージ5は、これ
をステージとして上記のボンディング作業を行うための
もので、図5から明らかなように平坦な担持面5aを有
し、上記リードフレームL\Fの全長のうち、ボンディ
ングを行おうとするICチップ及びその前後の複数のI
Cチップが装着される部分をこの担持面5aにて担持す
る。また図3に示すように、ICチップ19についても
ボンディング時に、上記リードフレームL\Fの開口部
16に遊挿された状態にてこのボンディングステージ5
上に直接載置される。なお、図3に示すように、ボンデ
ィングステージ5には真空吸着用の孔5bが形成されて
おり、これによってICチップ19が吸着固定される。
また、リードフレームL\Fをヒータカートリッジ等に
より所定温度に加熱する加熱手段(図示せず)が設けら
れている。また、上記のボンディング作業は、図5に示
すボンディング位置23において行われる。
【0015】図5に示すように、ボンディングステージ
5の近傍には、上記のボンディング作業時にリードフレ
ームL\Fを該ボンディングステージ5に向けて押圧し
て固定するための押圧手段25が設けられている。図示
のように、この押圧手段は矢印Bにて示す方向において
揺動自在に設けられてその自由端部にてリードフレーム
L\Fを押圧する押えプレート25aと、該押えプレー
ト25aに一端にて連結された中間部材25bと、該中
間部材25bの他端部に取り付けられたカムフォロワ2
5cと、該カムフォロワに係合したカム25dと、該カ
ム25dを回転駆動するモータ25eとを有している。
【0016】次いで、図1に示したフレーム供給手段7
について詳述する。このフレーム供給手段7は、前述し
たリードフレームL\Fを多数収容して、これらを上記
ボンディングステージ5上に順次供給するものである。
【0017】図1に示すように、フレーム供給手段7
は、リードフレームL\Fを配列収容してこれらを順次
供給すると共にボンディングを終了したリードフレーム
L\Fを受け入れて収容するローダ・アンローダ31
と、リードフレームL\Fを該ローダ・アンローダ31
及びボンディングステージ5の間で案内する案内機構3
2と、ローダ・アンローダ31とボンディングステージ
5の間でリードフレームL\Fを搬送する搬送手段(図
示せず)とを有している。図5から明らかなように、上
記案内機構32は2本の案内レール32a,32bから
成り、これらの案内レールがリードフレームL\Fの左
右両側端部を摺接保持して案内する。
【0018】ローダ・アンローダ31については、下記
のように構成されている。
【0019】図6に示すように、このローダ・アンロー
ダ31は、昇降機構ベース48と、この昇降機構ベース
48を図6の矢印C方向に移動調整する調整手段49及
び昇降機構50とで構成されている。
【0020】上記昇降機構ベース48は、調整手段49
により矢印C方向に移動可能に構成されており、この調
整手段49には図7に示すように昇降機構ベース48の
端部に雌ねじが形成されたナット51が固定されてお
り、このナット51と雄ねじ52とが螺合結合されてい
る。この雄ねじ52は架台2に固定された軸受53と螺
合結合されており、また、端部にはつまみ55が取付け
られている。このつまみ55を回すことにより昇降機構
ベース48を図6の矢印C方向に移動させることができ
る。このつまみ55に代えてパルスモータよりなる制御
モータを用いるようにすれば昇降機構ベース48の移動
量を自動的にデジタル制御することもできる。また、上
記の雄ねじ52に代えて、ボールねじを使用してもよ
い。なお、他の機構部分に使用されている雄ねじについ
てもボールねじに代えてもよい。この昇降機構ベース4
8は、架台2に支持されている図6図示の固定ガイド5
6a,56b及びガイドベアリング57、偏心ガイド5
8により両端を規制されて摺動可能に構成されている。
このガイドベアリング57及び偏心ガイド58により昇
降機構ベース48を案内レール32a及び32b(図5
参照)の長手方向と直行する方向への合わせ調整を行
い、昇降機構ベース48上に固定されている昇降機構5
0の取付誤差を補正することができる。
【0021】次に、この昇降機構50は、図7に示すよ
うに雄ねじが形成された昇降軸59の下端部が昇降機構
ベース48の軸受部48aに軸支され、その上端部はパ
ルスモータよりなる制御モータ60と結合(ギヤ、プー
リ等により間接的に駆動してもよい)されている。この
昇降軸59には雄ねじが形成された昇降部材61が螺合
結合されており、前記制御モータ60を正逆回転させる
ことにより昇降部材61が上下に昇降可能に構成されて
いる。
【0022】なお、昇降部材61は昇降軸59と平行な
2本のガイドシャフト(図示せず)により案内される。
この昇降部材61の移動量は図示せぬマイクロコンピュ
ータ等よりなる制御手段により制御される。この昇降部
材61の上方位置及び下方位置のリミット位置を検出す
る上方センサ62及び下方センサ63が昇降機構50の
所定位置に取り付けられている。これらのセンサ62及
び63には光学的センサが用いられている。昇降部材6
1には、断面略L字形状に形成されマガジンMの下端部
を受けるマガジン受部65が取り付けられている。この
マガジン受部65の自由端部にはマガジンMの端部を押
え保持するチャック66が摺動可能に取付けられてお
り、このチャック66の他端は昇降軸59に沿って配設
されているカム59aのカム面に当接可能に構成されて
いる。このカム59aは図8に示すように昇降軸59の
上方及び下方位置に凸部が形成されており、マガジン受
部65が上昇してマガジンMを受けて保持する時若しく
は下降してマガジンMを排出する時、カム59aのカム
面に形成された凸部により前方に押し出されて突出する
ように構成されている。
【0023】このマガジン受部65の構成の詳細を図8
を用いて説明すると、マガジン受部65は固定部材65
aを具備しており、該固定部材65aの先端にはチャッ
ク66が固定されている。そして、マガジンMを保持す
る保持台65eを具備し、該保持台65eの下端と上記
固定部材65aの下端とがバネ65bで連結され、固定
部材65aは常に付勢されている。この保持台65eの
下部には起動部材65cが設けられ、固定部材65aに
固定されている摺動部材65dが起動部材65cに案内
されて摺動可能に構成されている。また、固定部材65
aの他端にはローラ65fが設けられており、このロー
ラ65fは上記のカム59aのカム面に沿って移動す
る。
【0024】今、図8に示すように保持台65eに載置
されたマガジンM、すなわちマガジン供給時には、ロー
ラ65fがカム59aの凸部によりバネ65bの付勢力
に抗して前方にチャック66を押し出しているのでマガ
ジンMとチャック66との間には間隔があいている。昇
降部材61が下降してカム59aのカム面の凹部に位置
する時、すなわちマガジン固定時にはバネ65bの作用
によりチャック66はマガジンMを保持する。更に下降
すると、再びカム面の凸部によりチャック66は前方に
突出してマガジンMを保持している状態を解除して排出
できる状態とする。
【0025】上記マガジンMはチャック66により保持
されており、マガジンM内に配列収容されているリード
フレームL\Fは昇降機構50の昇降部材61の下降に
伴って図示しない搬送手段により1枚ずつ取り出されて
ボンディングステージ5上に搬送され、また逆にボンデ
ィングステージ5上にてボンディング加工されたリード
フレームL\Fは該搬送手段によってこのマガジンM内
の収納位置に、順次収納される。
【0026】一方、マガジンMの側面は図6及び図7に
示すような略L字形状に形成されたストッカーガイド6
7により規制され、このストッカーガイド67には、第
1のガイド板71a,71b及び第2のガイド板72
a,72bが移動可能に固定されている。この第1及び
第2のガイド板71a,71b及び72a,72bはス
トッカーガイド67の規制面に固定されているので、ス
トッカーガイド67を図6に示す矢印E,E′方向に移
動させることによって拡張させることができ、また、第
2のガイド板72a及び72bを案内レール31a,3
1b(図5参照)と垂直な方向へストッカーガイド67
の規制面に沿って移動させることによって矢印D及び
D′方向にも移動させることができる。これによって、
大きさの異なるマガジンMの交換時にも対応することが
できる。これら第1及び第2のガイド板71a,71b
及び72a,72bとの間に図7に図示の如く上方より
挿入された複数のマガジンMは、マガジン受部65が所
定の位置まで上昇して保持するまでマガジンプッシャー
70により係止されるので、このマガジンプッシャー7
0により基準面となるストッカーガイド67(第1のガ
イド板71a,71b)側に押圧されて係止される。し
たがって、この構成によりマガジンMが図7に図示のよ
うにストッカーガイド67に固定されている第1のガイ
ド板71a及び71bの規制面に確実に規制される。こ
のマガジンプッシャー70のオン、オフのタイミングは
図示せぬ制御手段により制御されるが、図7に図示のよ
うに昇降部材61が上昇してマガジンMを保持するまで
オン状態とし、マガジン受部65により保持された時オ
フとなる。そして、昇降部材61が下降してマガジンM
が排出される時には、次のマガジンM(図中破線で示す
部分)を係止するべく再びオンとなり、昇降部材61が
上昇するまで待機するように制御されている。また、マ
ガジンプッシャー70は図示せぬエアーシリンダにより
駆動される。
【0027】以上がローダ・アンローダ31の構成及び
動作である。
【0028】なお、ローダ・アンローダ31は、これ1
台にてリードフレームL\Fの供給のみならず受け入れ
をも行うことから、リードフレームL\Fの供給及び受
け入れのいずれか一方のみずつを行うローダとアンロー
ダを個別に設ける場合に比して、装置全体としての小型
化が達成されている。
【0029】また、ローダ・アンローダ31はマガジン
Mを着脱自在に装備するから、リードフレームL\Fの
種類の変更に際して実質的にマガジンMを交換するだけ
でよく、多種類のリードフレームL\Fを1台にて扱
え、しかも、各種リードフレームに迅速かつ容易に対処
することが出来る。
【0030】次に、図1に示す半導体部品供給手段とし
ての半導体部品供給装置9について詳述する。この半導
体部品供給装置9は、ICチップ19(図1,図3,図
4に図示)を多数蓄え、その1つずつを吸着保持して図
3に示すようにボンディングステージ5上のリードフレ
ームL\Fの開口部16内に位置するように搬送して該
ボンディングステージ5上に載置する。
【0031】図1に示すように、この半導体部品供給装
置9は、ICチップ19を蓄えてこれらを水平面内にお
いて移動させるストッカ76と、該ストッカ76上に蓄
えられているICチップ19を1つずつ上方に突き上げ
る突上手段77と、この突き上げられたICチップ19
を吸着保持して上記リードフレームL\Fの開口部16
内に搬送する搬送手段78とを有している。
【0032】図9に示すように、上記のストッカ76
は、架台2(図1に図示)上に固定されたベース81
と、このベース81上に前後方向(矢印Y方向及びその
反対方向)において往復動自在に設けられた第1テーブ
ル82と、該第1テーブル82上に左右方向(矢印X方
向及びその反対方向)において往復動自在に設けられた
第2テーブル83とを有している。ベース81上には、
第1テーブル82が移動すべき方向において延在すべく
雄ねじ85が設けられており、第1テーブル82に固設
されたナット(図示せず)に該雄ねじ85が螺合してい
る。そして、この雄ねじ85にトルクを付与するモータ
86が設けられている。すなわち、モータ86が正及び
逆回転することによって第1テーブル82が往復動す
る。
【0033】上記の第1テーブル82上には、第2テー
ブル83が移動すべき方向において延在するように雄ね
じ88が設けられており、且つ、第2テーブル83に固
設されたナット(図示せず)に螺合している。該雄ネジ
88を回転駆動するモータ89が設けられており、該モ
ータ89の正及び逆回転によって第2テーブル83が往
復動作を行う。
【0034】第2テーブル83上には、円形の回転テー
ブル90が設けられている。第2テーブル83上であっ
てこの回転テーブル90の近傍にはベルト車91が設け
られており、該ベルト車91と回転テーブル90にベル
ト92が掛け回されている。また、ベルト92に係合し
て2つのローラ93が設けられており、これにより該ベ
ルト92に所要の張力が付与されている。そしてベルト
車91に対してトルクを付与するモータ94が設けられ
ており、このモータ94が正及び逆転を行うことによっ
て回転テーブル90が回転駆動される。
【0035】回転テーブル90上には、例えば樹脂製の
シート95が張設されており、押えリング96によって
その外周部にて回転テーブル90に固定されている。図
10から特に明らかなように、このシート95上には、
多数のICチップ19が貼着されている。これらのIC
チップ19は、別工程において円形のウエハー(図示せ
ず)をカッティングすることによって得られたものであ
る。
【0036】なお、回転テーブル90には、3本の雄ね
じ98が等ピッチにて且つ互いに平行に設けられてお
り、これら雄ねじ98が上記の押えリング96に螺合し
ている。これらの雄ねじ98は、図示しないトルク伝達
手段を介してモータ99により同期して回転駆動され、
これにより回転テーブル90に対する押えリング96の
脱着が行われる。押えリング96を回転テーブル90か
ら離脱させた状態にて、予めICチップ19が貼着され
ているシート95を回転テーブル90に対して装着し、
あるいは交換するのである。
【0037】一方、突上手段77に関しては、図9に示
すように架台2(図1に図示)上にその出力軸が上方向
に突出するように取り付けられたエアシリンダ101
と、該エアシリンダ101の出力軸に取り付けられた支
持プレート102とを有している。図10に図示するよ
うにこの支持プレート102の上端部には略円筒状の針
ガイド104が固設されており、該針ガイド104の上
端部には出没自在に複数本の突上針105が設けられて
いる。
【0038】図9に示すように、上記の支持プレート1
02の側部にはカム107が回転自在に設けられ、更
に、該カム107を回転駆動するモータ108が取り付
けられている。そして、このカム107に係合するカム
フォロワ109が設けられており、上記の突上針105
はこのカムフォロワ109と連動するようになされてい
る。すなわち、モータ108が正及び逆回転することに
よって突上針105が出没動作を行う。
【0039】次いで、上述のストッカ76上のICチッ
プ19を吸着保持してボンディングステージ5上に搬送
する搬送手段78について説明する。
【0040】図11に示すように、この搬送手段78
は、架台2(図1に図示)上に固設されたベース111
と、該ベース111上に前後方向(矢印Y方向及びその
反対方向)において往復動自在に設けられた第1テーブ
ル112と、該第1テーブル112上に左右方向(矢印
X方向及びその反対方向)において往復動自在に取り付
けられた第2テーブル113とを有している。ベース1
11上には、第1テーブル112が移動すべき方向にお
いて延在するように雄ねじ115が設けられており、第
1テーブル112に固設されたナット(図示せず)に該
雄ねじ115が螺合している。そして、この雄ねじ11
5にトルクを付与するモータ116が設けられている。
すなわち、モータ116が正及び逆回転を行うことによ
り、第1テーブル112が往復動する。
【0041】第1テーブル112上には、第2テーブル
113が移動すべき方向において延在すべく、雄ねじ1
18が設けられており、且つ、第2テーブル117に固
設されたナット(図示せず)に螺合している。該雄ねじ
118を回転駆動するモータ119が設けられており、
該モータ119の正及び逆回転によって第2テーブル1
13が往復動作を行う。
【0042】上述した第2テーブル113上には、L字
状に形成されたアーム部材121が上下方向(矢印Z方
向及びその反対方向)において往復動自在に設けられて
いる。また、第2テーブル113上には、このアーム部
材121が移動すべき方向において延在するように雄ね
じ122が設けられており、且つ、該アーム部材121
に固設されたナット(図示せず)に螺合している。そし
て、該雄ねじ122にトルクを付与するモータ123が
設けられている。
【0043】図10にも示すように、アーム部材121
の先端部にはコレット125すなわち吸着部が下向き
に、且つ、上下方向(矢印Z方向及びその反対方向)に
おいて所定範囲内で可動に取り付けられている。このコ
レット125は、図10に示すプラグ126を通じて付
与される負圧によってICチップ19を真空吸着して保
持するものである。
【0044】上記した構成のストッカ76、突上手段7
7及び搬送手段78は、図示しない制御手段よりの駆動
信号に基づいて下記のように作動する。なお、後述する
半導体部品位置補正装置11及びボンディング手段13
の作動制御に関しても、この制御手段が司る。
【0045】まず、ストッカ76について、各モータ8
6,89及び94が適宜回転せられることにより、シー
ト95上に貼着された多数のICチップ19のうち所望
のものが所定の向きとなるようにして突出手段77が具
備する突上針105の直上に位置決めされる。これに続
いて、あるいは同時に、搬送手段78の各モータ11
6,119及び123が適宜回転せられ、これによって
コレット125が3次元方向に移動せられて上記の選択
されたICチップ19の直上に位置決めされ、且つ、該
ICチップ19に当接せられる。この後、突上手段77
のエアシリンダ101が突出動作せられ、図10に示す
ように該突出手段77が具備する針ガイド104がシー
ト95にほぼ当接する状態にまで近接する。但し、この
時点では、突上針105はこの針ガイド104内に埋設
した状態にある。この状態で突出手段77のモータ10
8が作動せられ、突上針105が図10に示すように突
出し、シート95を抜けて上記のICチップ19を突き
上げ、該シート95から剥離させ、コレット125に向
けて押し上げる。なお、このとき、シート95について
は針ガイド104に設けられた真空吸着手段により吸着
されており、突上針105の突き上げと共に浮き上がる
ことはない。
【0046】一方、コレット125には負圧が付与さ
れ、突き上げられるICチップ19を吸着する。但し、
コレット125はこの突上動作の開始前にはアーム部材
121に対して下降した位置にあり、突上針105によ
る突上力によってその吸着保持したICチップ19と共
に押し上げられる形となる。すなわち、ICチップ19
は突上針105とコレット125によって挟まれつつシ
ート95から剥離するのであり、突き上げ中に横にずれ
るなどして脱落することはない。かくしてICチップ1
25がコレット125により吸着保持される。
【0047】次に、搬送手段78の各モータ116,1
19及び123が適宜作動せられ、コレット125に吸
着されたICチップ19は図1に示す半導体部品位置補
正装置11に搬送される。そして、この半導体部品位置
補正装置11にてコレット125に対するICチップ1
9の位置補正(詳細は後述)が行われる。この後、搬送
手段78の上記各モータ116,119及び123が再
び作動せられ、このICチップ19は、図3及び図4に
示すようにボンディングステージ5上に位置決めされて
いるリードフレームL\Fの開口部16内に遊挿される
ようにして該ボンディングステージ5上に載置される。
その後、図1に示すボンディング手段13(後に詳述す
る)によりボンディングが行われる。
【0048】次に、上述したコレット125に対するI
Cチップ19の位置補正を行う位置補正手段としての
導体部品位置補正装置11について詳述する。
【0049】図12乃至図15に示すように、半導体部
品位置補正装置11は、基体部としてのフレーム131
を有している。このフレーム131は、複数枚の鋼板等
を全体として略直方体状となるように互いに組み付けて
成り、架台2(図1に図示)上に固定されている。上記
のフレーム131は上面板131aを有し、図12及び
図14から明らかなように、この上面板131a上には
夫々同形状、同寸法の4つの係合部材133が配設さ
れ、該係合部材133各々を可動に支持する4つの支持
機構135が設けられている。図12から明らかなよう
に、これら各係合部材133は夫々平板状にしてその平
面形状が略台形状であるように形成されており、矩形状
に形成されたICチップ19を互いに直交する2方向か
ら2つずつにて挟むように係合する。そして、前述した
搬送手段78が具備するコレット125により吸着保持
されて持ち来されたICチップ19に四方から係合して
これを適宜正規の位置に向けてずらし、該コレット12
5に対する該ICチップ19の位置を補正する。
【0050】なお、図12及び図14から明らかなよう
に、これら4つの係合部材133により位置補正が行わ
れる際、ICチップ19は上記上面板131a上にブロ
ック137を介して設けられた担持プレート138によ
り担持される。そして、該ブロック137及び担持プレ
ート138に形成された孔139を通じて供給される負
圧によって真空吸着される。但し、この負圧力は、位置
補正を妨げぬ強さに設定されている。
【0051】上記4つの係合部材133各々を移動自在
に支える各支持機構135は、夫々同じ構造を有し、下
記のように構成されている。但し、前述したようにこれ
ら4つの支持機構135は全て同じ構造である故、図の
複雑化を避けるために、これら支持機構のうち1つにつ
いてその構成部材各々の参照符号を付している。
【0052】図12乃至図14に示すように、該支持機
構135は、上記係合部材133が移動すべき方向にお
いて延在すべく上記上面板131a上に固定されたガイ
ドレール135aと、このガイドレール135aに摺動
自在に取り付けられたスライダ135bと、該スライダ
135bの上面にボルトにて締結されて上記係合部材1
33がその先端部に固着された可動プレート135cと
から成る。
【0053】該可動プレート135cの一側端部下面に
は、略L字状に形成された中間部材141がその上端部
にて垂下状態に取り付けられている。この中間部材14
1は、上面板131aに形成された長円形の開口部13
1bを通じて該上面板131aの下方に伸長しており、
その下端部に支持軸142によりローラ143が取り付
けられている。
【0054】上面板131aの下面側には作動手段とし
てのパルスモータ145が配置されており、且つ、フレ
ーム131に固定されている。このパルスモータ145
の出力軸145aには略円形のカム146が嵌着されて
おり、該カム146の外周に形成されたカム面146a
に上記の各ローラ143がカムフォロワとして当接して
いる。また、図14及び図15に示すように、上面板1
31aと中間部材141には夫々ピン131d及び14
1bが植設されており、該両ピンには引張り作用をなす
コイルスプリング148が掛けられている。
【0055】すなわち、4つの係合部材133は、上記
パルスモータ145により回転せられるカム146より
付与される押圧力と、コイルスプリング148より付与
される付勢力によって、ICチップ19に対して離間及
び近接せしめられるのである。このように、カム146
を用いることにより、4つの係合部材133を単一のパ
ルスモータ145により駆動させることが出来る。
【0056】なお、図12及び図13に示すように、上
面板131a上には、ブロック150を介してストッパ
151が設けられており、係合部材133を担持した中
間プレート135cに取り付けられたねじ152の先端
がこのストッパ151に当接可能となっている。これに
よって、各係合部材133は互いに近接する方向におけ
る移動を所定位置にて規制される。
【0057】また、図13及び図14に示すように、上
記パルスモータ145は、その出力軸145aがその下
端側にも突出しており、該突出部に円形の検知プレート
154が嵌着されている。そして、この検知プレート1
54の外周部を上下から挟む発光素子(図示せず)及び
受光素子(図示せず)を含むフォトカップラから成る光
センサ155が設けられており、フレーム131に対し
て取り付けられている。これら検知プレート154及び
光センサ155は上記したカム146の回転の原点位置
を検知するためのもので、上記発光素子より発した照射
光が検知プレート154の外周部に形成された孔(図示
せず)を経て上記受光素子に達することにより検知信号
を発する。
【0058】上記した支持機構135と、中間部材14
1と、ローラ143と、パルスモータ145と、カム1
46と、コイルスプリング148と、これらに関連する
周辺の関連部材とによって、4つの係合部材133の各
々を独立して移動させて担持プレート138上のICチ
ップ19に対して接離させる移動手段が構成されてい
る。
【0059】上述した構成の半導体部品位置補正装置1
1は、以下のように作動する。
【0060】まず、前述した半導体部品供給装置9の搬
送手段78が具備するコレット125(図10,図11
参照)によってICチップ19が吸着保持されて各係合
部材133により囲まれた担持プレート138上に持ち
来されるに先立ち、パルスモータ145が所定角度正回
転せられている。よって、カム146を介し、4つの係
合部材133がコイルスプリング148の付勢力に抗し
て互いに離間するように位置せられている。この状態
で、ICチップ19が上記担持プレート138上に載置
され、真空吸着される。すると、パルスモータ145が
逆回転せられ、各係合部材133がコイルスプリング1
48より付与される付勢力によってこのICチップ19
の四辺の夫々に係合し、該ICチップ19を押圧して正
規の位置に向けてずらし位置補正する。この後、パルス
モータ145が再び正回転せられて各係合部材133は
ICチップ19から離間する。この状態で上記コレット
125がこのICチップ19を吸着保持し、後段のボン
ディングステージ5上へと搬送する。
【0061】以上が、半導体部品位置補正装置11の構
成及び動作である。なお、前述したように、当該半導体
部品位置補正装置11においては、ICチップ19に係
合してその位置補正をなす4つの係合部材133が夫々
可動であり、該各係合部材を移動させる移動手段(パル
スモータ145及びカム146など)がこれら係合部材
を各々独立して移動させ、しかも、該移動手段が具備す
る作動手段が、作動制御可能なパルスモータ145とな
っている。かかる構成のため、各係合部材133を個別
に任意の位置に自在に移動させて停止させることが出
来、それ故に形状及び寸法が多種多様なICチップを扱
え、各種のICチップに迅速かつ容易に対処することが
出来る。
【0062】また、本実施例においては、このように作
動制御可能な作動手段としてパルスモータ145を用い
ているが、この他、リニアモータなども使用可能であ
る。更に、本実施例においてはICチップ19に係合し
てその位置補正を行う係合部材133が4つ設けられて
いるが、2つ、3つあるいは5つなど、必要に応じてそ
の数を増減させると共に、作動態様を変えることが出来
る。また、本実施例の半導体部品位置補正装置11は、
従来のボンディング装置において装備されているダイボ
ンディング装置にも適用可能である。
【0063】上記した半導体部品位置補正装置11を設
けたことにより、上記コレット125に対するICチッ
プ19の平面内での位置補正が行われる故、コレット1
25を含む搬送手段78自体は該コレット125の回転
角度位置を補正するための回転テーブルを具備する必要
がなく、装置の小型化が図られている。
【0064】次に、図1に示したボンディング手段13
について説明する。
【0065】図16は、図1に示したボンディング手段
13の要部159を示し、図17は、図16に関するN
−N断面図である。
【0066】このボンディング手段は、図16に示すよ
うに保持枠161a及びホーン161bから成るボンデ
ィングアーム161が揺動アーム162と共に支持シャ
フト163の軸中心の周りに揺動可能となっている。こ
のボンディングアーム161は、支持シャフト163に
堅固に嵌着され、揺動アーム162は支持シャフト16
3に揺動自在に嵌合されている。この支持シャフト16
3は、図1に示すXYテーブル160に搭載されてい
る。なお、保持枠161a内には、ホーン161bを加
振するための超音波振動子(図示せず)が組み込まれて
いる。揺動アーム162及び保持枠161aには夫々、
ソレノイド164a及び電磁吸着片146bが互いに対
向して固設されており、ボンディングアーム161を揺
動させる際には、ソレノイド164aに対して図示せぬ
電源から通電してこれと電磁吸着片164bとの間に吸
着力を生ぜしめることにより該ボンディングアーム16
1と揺動アーム162とを相互に固定状態にして結合さ
せるが、所定距離以上吸着されないように揺動アーム1
62にねじ等で固定された調整可能なストッパ166が
設けられている。また、揺動アーム162及び保持枠1
61aには、上記電磁吸着手段の前方位置にマグネット
165a及びコイル165bが夫々取り付けられてい
る。これらマグネット165a及びコイル165bは、
ボンディング時にボンディングアーム161の先端、す
なわちボンディングツールとしてのキャピラリ167を
保持する部位を図17における下向に付勢するための吸
着力を発生させる手段を構成している。
【0067】また、揺動アーム162の先端にはクラン
プアーム168が設けられており、該クランプアーム1
68には、ソレノイド及びばね等で構成された駆動手段
としてのクランプ開閉機構199と、該クランプ開閉機
構199により駆動されるクランプ168aとが設けら
れている。このクランプ168aは、ワイヤ21を握持
してカットするためのものである。
【0068】また、図16に示すように、キャピラリ1
67の下方には図示せぬ垂直軸にアクチュエータ等の作
用により回動可能に電気トーチ170が配置されてお
り、ボンディングアーム161の移動に伴ってキャピラ
リ167の周りに回動可能な構成となっている。この電
気トーチ170は所定の電圧を印加してワイヤ21の先
端にボールを形成する。また、クランプ168aの上方
には、図示せぬフレームに固定支持され、ワイヤ21に
所定のテンションをかけて常にワイヤ21をボンディン
グアーム161のキャピラリ167の先端まで真直ぐな
状態になるように保持し図示せぬ開閉機構により開閉可
能なテンションクランプ171が配設され、このワイヤ
21は更にガイド172を介してスプール196により
巻回されている。
【0069】次に、図17にも示すように、揺動アーム
162の後端側には支軸175aが設けられており、ア
ーム側カムフォロワ175と揺動ベース176aとがこ
の支軸175aの周りに回転自在となっている。揺動ベ
ース176aにはベアリングガイド176bがその一端
にて固着され、このベアリングガイド176bの他端部
には予圧アーム176dが支持ピン176cを介して回
転自在に取り付けられている。予圧アーム176dの自
由端部には支軸177aが設けられており、該支軸17
7aにカムフォロワ177が回転自在に取り付けられて
いる。そして、この予圧アーム176dの先端と揺動ベ
ース176aの先端とには引張ばねである予圧ばね17
6eが掛け渡されており、アーム側カムフォロワ175
及びカムフォロワ177は、略ハート形に形成されたカ
ム178の外周面であるカム面に圧接されている。な
お、アーム側カムフォロワ175及びカムフォロワ17
7のカム178に対する2つの接点は、カム178の回
転中心を挟んで位置している。
【0070】この揺動ベース176aと、ベアリングガ
イド176bと予圧アーム176dとによりフレーム構
造が形成されており、これを揺動フレーム176と総称
する。揺動フレーム176の構成部材としてのベアリン
グガイド176bは、カム178が嵌着されたカム軸1
79に取り付けられたラジアルベアリング180の外輪
に接している。なお、カム178は、モータ181より
カム軸179に付与されるトルクによって回転する。ま
た、ボンディングツールとしてのキャピラリ167の高
さ位置は支持シャフト163に連結された図示せぬロー
タリエンコーダにより検出される構成となっている。
【0071】上記した構成のボンディング手段13によ
りワイヤボンディングを行う工程を図18を用いて説明
する。まずボンディングステージ5上に載置されたIC
チップ19上のパッド(電極)にワイヤボンディングし
ようとする時、先端にボールが形成されたワイヤ21が
挿通されたキャピラリ167を図示せぬ撮像装置等から
の情報に基づいてXYテーブル(図1に図示)の移動に
より位置決めした後、キャピラリ167を図18の乃
至に示すように降下させて前記パッドにボールを押し
つぶして熱圧着ボンディングを行う。
【0072】この工程で→はボンディングアーム1
61(図16参照)を高速で下降移動させ、→では
低速で移動させる。この時、クランプ168aは開とな
っている。次に、この第1ボンディング点への接続が終
わると、→ではクランプ168aが開状態のままボ
ンディングアームが図18に示す上方向、即ちZ軸方向
に上昇し、所定のループコントロールにしたがってに
示すようにクランプ168aが開の状態でワイヤ21が
引き出され、に示す第2ボンディング点となるリード
17に接続される。
【0073】この接続後、キャピラリ167の先端部に
ワイヤ21をに示すように所定のフィード量fだけ引
き出した状態でクランプ168aを閉じる。この状態で
更にボンディングアーム161を所定の高さまで上昇さ
せる過程でに示すようにワイヤ21がカットされて、
再びワイヤ先端部に電気トーチ170を用いてボールを
形成し、クランプ168aを開状態にさせての状態に
復帰する。このような一連の工程によりワイヤボンディ
ングがなされる。
【0074】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればフ
レームに形成した開口部内に半導体部品(ICチップ)
が埋没するように配置されるが故に該フレーム及び半導
体部品から成る結合体の厚さが小さくなり、製品として
の電子部品の薄型化に寄与するという効果がある。更
に、本発明によれば、上記半導体部品はフレームに対し
てワイヤ(ワイヤボンディング時)あるいはリード(テ
ープボンディング時)により固定されるため、従来のよ
うに接着剤の固化を持つ必要がないと共にキュア装置も
不要となり、ボンディング作業の高速化及びコスト低減
の両面からの効果が得られる。また、上記半導体部品は
ボンディング時にボンディングステージ上に直接載置さ
れることから傾き等を生ずることがなく、それ故にボン
ディングが確実に行われ、高い歩留りが達成されるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るボンディング装置の平面
図である。
【図2】図2は、図1に示したボンディング装置により
取り扱われるべきリードフレームの平面図である。
【図3】図3は、図2に示したリードフレームとICチ
ップをボンディングステージ上に載置した状態を示す縦
断面図である。
【図4】図4は、図2における部分Aの拡大図である。
【図5】図5は、図1に示したボンディング装置が具備
する案内機構と押圧手段の斜視図である。
【図6】図6は、図1に示したボンディング装置が具備
するローダ・アンローダの平面図である。
【図7】図7は、図6に示したローダ・アンローダの一
部断面を含む側面図である。
【図8】図8は、図6及び図7に示したローダ・アンロ
ーダの要部の拡大図である。
【図9】図9は、図1に示したボンディング装置が具備
するストッカと突上手段の斜視図である。
【図10】図10は、図9に示したストッカ及び突上手
段の一部の拡大図である。
【図11】図11は、図1に示したボンディング装置が
具備する搬送手段の、一部断面を含む斜視図である。
【図12】図12は、図1に示したボンディング装置が
具備する半導体部品位置補正装置の平面図である。
【図13】図13は、図12に関するH−H矢視図であ
る。
【図14】図14は、図12に関するI−I断面図であ
る。
【図15】図15は、図13に関するJ−J矢視図であ
る。
【図16】図16は、図1に示すボンディング装置が具
備するボンディング手段の要部の一部断面を含む側面図
である。
【図17】図17は、図16に関するN−N断面図であ
る。
【図18】図18は、図16に示したボンディング手段
によるボンディング手順を示す図である。
【図19】図19は、従来のボンディング装置により取
り扱われているリードフレームの平面図である。
【図20】図20は、図19における部分Qの拡大図で
ある。
【図21】図21は図20に関するR−R断面図であ
る。
【符号の説明】
1 ボンディング装置 2 架台 5 ボンディングステージ 7 フレーム供給手段 9 半導体部品供給装置 11 半導体部品位置補正装置 13 ボンディング手段 16 開口部 17 リード 19 ICチップ(半導体部品) 21 ワイヤ 23 ボンディング位置 25 押圧手段 31 ローダ・アンローダ 32 案内機構 76 ストッカ 77 突上手段 78 搬送手段 86,89,94,99,108,116,119,1
23 モータ 90 回転テーブル 95 シート 101 エアシリンダ 105 突上針 125 コレット(吸着部) 131 フレーム(基体部) 133 係合部材 135 支持機構 145 パルスモータ 146 カム 148 コイルスプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 301 H01L 21/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のリードに囲まれて画定される開口
    部を有するリードフレームを複数枚配列収容可能なマガ
    ジンを着脱自在に受け入れ可能なローダ・アンローダ
    と、 前記マガジン内に収容されたリードフレームを1枚ずつ
    取り出してボンディングステージ上に搬送してボンディ
    ング手段によりワイヤボンディングを行い、このワイヤ
    ボンディング終了後のリードフレームを再び元のローダ
    ・アンローダの前記マガジン内に収納する搬送手段を備
    えたワイヤボンディング装置であって、 半導体部品を蓄えて少なくともその1つずつを吸着保持
    して搬送可能な半導体部品供給手段と、 前記半導体部品を係合する係合部材により前記半導体部
    品の位置補正を行う位置補正手段とを備え、 前記半導体部品供給手段は、前記半導体部品を吸着保持
    して前記位置補正手段に搬送して位置補正を行った後、
    再び前記半導体部品を吸着保持して前記ボンディングス
    テージ上に載置された前記リードフレームの開口部内に
    搬送して前記ボンディング手段によりワイヤボンディン
    グを行うことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項2】前記リードフレームの開口部内に搬送され
    た半導体部品を前記ボンディング手段により前記リード
    フレームのリードと前記半導体部品の電極とをワイヤボ
    ンディング接続したワイヤのみで支持することを特徴と
    する請求項1に記載のワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項3】 多数のリードに囲まれて画定される開口
    部を有するリードフレームを複数枚配列収容可能なマガ
    ジンから前記リードフレームを1枚ずつ取り出してボン
    ディングステージ上に搬送して載置するする工程と、 蓄えられた半導体部品を半導体部品供給手段の吸着部に
    少なくとも1つずつ吸着保持して位置補正手段に搬送し
    て載置する工程と、 前記位置補正手段により前記半導体部品の位置補正を行
    う工程と、 前記半導体部品供給手段により再び前記半導体部品を吸
    着保持して前記ボンデ ィングステージ上に載置された前
    記リードフレームの開口部内に搬送する工程と、 前記半導体部品と前記リードフレームの開口部を囲む前
    記リードとをボンディング手段によりワイヤボンディン
    グする工程と、 前記ワイヤボンディング終了後のリードフレームを再び
    元の前記マガジン内に収納する工程とを含むことを特徴
    とするワイヤボンディング方法。
  4. 【請求項4】前記リードフレームの開口部内に搬送され
    た半導体部品を前記ボンディング手段により前記リード
    フレームのリードと前記半導体部品の電極とをワイヤボ
    ンディング接続したワイヤのみで支持することを特徴と
    する請求項3に記載のワイヤボンディング方法。
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