JP2818870B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体素子製造ラインにおいて、ワークに
ワイヤを圧着する際に用いられるワイヤボンディング装
置に関する。

従来の技術 従来、外部引き出し端子を有する半導体、例えばトラ
ンジスタにおいては、所定数の外部引き出し端子を１組
として複数組（例えば50組）が連続状に設けられた、ベ
アカッパー（Bare Copper）材よりなるリードフレー
ム、つまりベアカッパーリードフレームに対し、第４図
に示した工程により処理を行っている。

すなわち、第１の工程であるダイボンダ（Die Bonde
r）１においては、搬送部上に載置されたベアカッパー
リードフレームを加熱してクリーニングを行う。しかる
後に、クリーニングされたベアカッパーリードフレーム
の電極部分に、熱硬化性樹脂を滴下し該熱硬化性樹脂を
介して所定の外部引き出し端子の電極部分にチップを固
着させる。

そして、次の工程であるキュア（Cure）炉２において
は、前記チップが付着されているベアカッパーリードフ
レームを、硬化炉内にて搬送部で搬送しつつ加熱し、こ
れにより前記熱硬化性樹脂を硬化させて前記チップを固
着させた後、次の工程であるワイヤボンダ（Wire Bonde
r）３に移送する。

該ワイヤボンダ３においては、ベアカッパーリードフ
レームを加熱しつつ、前記チップと他の外部引き出し端
子の電極部分とにワイヤ（φ25μAu）の両端部を圧着
し、このワイヤボンダ３が終了した後、モールド成形が
なされる。そしてモールド成形が終了した後、前記ベア
カッパーリードフレームに一体的に設けられている不要
な連続部を切除すことにより、モールドがなされた部分
毎に半導体が完成される。

ここで、前記ワイヤボンダ３におけるベアカッパーリ
ードフレームの加熱は、第５図に示したようにヒートコ
ラム50を用いて行われる。すなわち、このヒートコラム
50は中央部に設けられた段差51より一側部に延在するプ
レヒート部52と、他側部に延在するボンディング部53と
から構成されている。そして、前記プレヒート部52にお
いては、ベアカッパーリードフレーム６は非接触状態で
移動又は停止し、ボンディング部53においては接触状態
で移動又は停止する。

したがって、ヒートコラム50全体が均一温度であって
も、前記プレヒート部52においては、ボンディング部53
より低温度でベアカッパーリードフレーム６の加熱が徐
々になされ、またボンディング部53においては前記プレ
ヒート部52より高温度をもって加熱がなされる。これに
よって、ベアカッパーリードフレーム６はボンディング
部53において、所定のボンディング温度に到達し、この
ボンディング温度に到達した状態でボンディングがなさ
れることにより良好なボンディング品質が得られるもの
である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来のヒートコラム50にあって
は、前記段差51を設け該段差51の高さＨによって、プレ
ヒート部52におけるベアカッパーリードフレーム６の予
備加熱温度を調整し、該ベアカッパーリードフレーム６
がボンディング部53で加熱された際、前記ボンディング
温度に到達するように構成されている。したがって、前
記段差51の高さＨが小さいと、前記予備加熱温度が高く
なり、これによってボンディング部53で加熱が行われた
際、ベアカッパーリードフレーム６の温度が前記ボンデ
ィング温度を越えてしまう。またこれとは逆に、前記高
さＨが大きいと、前記予備加熱温度が低くなり、これに
よってボンディング53で加熱が行われた際、ベアカッパ
ーリードフレーム６の温度が前記ボンディング温度に未
到達となってしまう。

したがって、実際に前記ヒートコラム50を用いて、ベ
アカッパーリードフレーム６の加熱を行ったとき、前述
のようにボンディング部53におけるベアカッパーリード
フレーム６の温度が前記ボンディング温度以上となった
り、ボンディング温度以下となった場合には、ベアカッ
パーリードフレーム６がボンディング温度に到達するよ
うに、段差51の高さＨが適正なヒートコラム50を製造し
直さなけれならず、これによって製造コストが増大して
しまう不利が生ずる。

このため、第６図に示したように２個のヒートコラム
50a,50bを直列に配置し、一方のヒートコラム50aをプレ
ヒート部52とし、他方のヒートコラム50bをボンディン
グ部53とするボンディング装置も実用されるに至ってお
り、かかるボンディング装置によれば、各ヒートコラム
50a,50bを独立的に温度制御することにより、容易に適
正な予備加熱温度とボンディング温度とを得ることがで
きる。

しかし、このように２個のヒートコラム50a,50bを直
列に配置したボンディング装置にあっては、長期に亙っ
て使用する各ヒートコラム50a,50bが熱伸縮を繰り返す
ことによって、両ヒートコラム50a,50bの間の間隙δが
徐々に拡大してしまう。このため、前記ベアカッパーリ
ードフレーム６を両ヒートコラム50a,50b上に沿って摺
動させた際、間隙に置かれた部分のリードフレームは温
度が保持されない。また、ベアカッパーリードフレーム
６の端部が前記ヒートコラム50bの端面に引っ掛かり、
円滑な移送が困難となる欠点を有するものであった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたも
のであり、単一のヒートコラムを用いて、精度よくボン
ディング温度を維持することを可能にしたワイヤボンデ
ィング装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明にあっては、ワーク
の搬送方向に沿って延在する単一のヒートコラムに、ワ
ークに対し予備的な加熱を行うプレヒート部とワークの
加熱を継続しつつボンディングを行うボンディング部が
設けられたワイヤボンディング装置において、前記ヒー
トコラムのプレヒート部とボンディング部とに、各々複
数の吹出口を設け、前記プレヒート部に設けた吹出口と
前記ボンディング部に設けた吹出口とに各々個別に雰囲
気ガスを供給する雰囲気ガス配管を設けるとともに、各
雰囲気ガス配管に雰囲気ガスの供給量を調整するための
流量調整バルブを設けてある。

作用 前記構成において、ヒートコラムにはプレヒート部と
ボンディング部とが設けられているが、ヒートコラム自
体はプレヒート部からボンディング部に亙って均一な発
熱量をもって発熱作動する。しかし、プレヒート部とボ
ンディング部には、各々複数の吹出口が設けられ、プレ
ヒート部に設けられた吹出口とボンディング部に設けら
れた吹出口とに各々個別に雰囲気ガスを供給する雰囲気
ガス配管が設けられているとともに、各雰囲気ガス配管
に雰囲気ガスの供給量を調整するための流量調整バルブ
が設けられていることから、該流量調整バルブにより前
記雰囲気ガスの供給量を調整すれば、プレヒート部とボ
ンディング部の温度及びワークの温度を自在に設定する
ことが可能となる。このとき、供給される雰囲気ガスの
吹出口がこの区分したヒートコラムのプレヒート部とボ
ンディング部とに設けられていることから、つまりヒー
トコラム自体に雰囲気ガスの吹出口が設けられているこ
とから、雰囲気ガスの供給量に応じてプレヒート部とボ
ンディング部の温度制御が直接的になされる。

また、単一のヒートコラムを用いていることから、従
来のように２個のヒートコラム間の間隙が拡大し、熱効
率の不具合によるワークの搬送に支障を来すようなこと
もない。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面に従って説明す
る。すなわち第１図に示したように、ワイヤボンディン
グ装置11には、支持部材12、12上に平行に架設された一
対の架橋部材13a,13bが設けられており、該架橋部材13
a,13bの長尺方向に沿って、加熱部14、プレヒート部1
5、ボンディング部16、及び冷却部17が設けられてい
る。一方の架橋部材13aには、前記各部14,15,16,17に亙
ってレール18aが設けられており、他方の架橋部材13bに
は、前記加熱部14と冷却部17に夫々レール18b,18cが設
けられている。

前記加熱部14には、前記レール18aに沿って第１雰囲
気ガス配管19が設けられており、該第１雰囲気ガス配管
19には複数の吹出口20・・・が設けられている。また、
前記レール18bにも、複数の吹出口20・・・が設けられ
ており、該吹き出し口20からは図示しない雰囲気ガス配
管から供給される雰囲気ガスが吹き出されるとともに、
さらに加熱部14には第２図に示したように第１ヒータ33
が設けられている。

前記プレヒート部15とボンディング部16は、ワークの
搬送方向Ａに沿って延在するヒートコラム21を区分する
ことによって設けられたものであり、該ヒートコラム21
には単一の第２ヒータ34が設けられている。また、ヒー
トコラム21のプレヒート部15側とボンディング部16側に
は、各々吹出口38・・・と吹出口39・・・が搬送方向Ａ
に沿って設けられている。前記吹出口38・・・からは、
第２雰囲気ガス配管22より供給される酸化防止ガスが吹
き出され、前記吹出口39・・・からは第３雰囲気ガス配
管23より供給される雰囲気ガスが吹き出されるようにな
っている。

前記第２雰囲気ガス配管22には、手動操作により雰囲
気ガスの供給量を調整することが可能なプレヒート部用
流量調整バルブが設けられており、また前記第３酸化防
止用配管23にも同様の構成にかかるボンディング部用流
量調整バルブが設けられている。

一方前記冷却部17には、前記架橋部材13a,13bに沿っ
て、一対の第４雰囲気ガス配管24,24が設けられてお
り、該第４雰囲気ガス配管24,24にも複数の吹出口40が
設けられている。前記各部14,15,16,17の上面は、第３
図に示したように移動用カバー25と、該移動用カバー25
の移動範囲を超える部分に及ぶ固定用カバー28とにより
覆われており、該固定用カバー28の加熱部14端部と、冷
却部17中央部には送り爪用穴26,27が設けられている。
各送り爪用穴26,27の上部には、図示しない部材に移動
可能に支持された送り爪31,32が設けられており、該送
り爪31,32はベアカッパーリードフレーム６に設けられ
ている係止孔（図示せず）に係合して、これを搬送方向
Ａに移動させるように構成されている。

前記ベアカッパーリードフレーム６は、所定数の外部
引き出し端子を１組として、例えば50組の外部引き出し
端子が一体的に設けられた構造よりなり、また、前記移
動用カバー25は、中空状であって両端部には、第５雰囲
気ガス配管29と第６雰囲気ガス配管30とが設けられてお
り、略中央部にはボンディング窓口37が設けられてい
る。

他方、第２図に示したように、前記ヒートコラム21の
下部には、前記支持部材12,12間に下部35が隔成されて
おり、一方の支持部材12には、この下部室35内に雰囲気
ガスを供給する第７雰囲気ガス配管36が設けられてい
る。

以上の構成にかかる本実施例においては、ワイヤボン
ディング装置11が作動している状態においては、加熱部
14から冷却部17に亙って複数のベアカッパーリードフレ
ーム５が羅列された状態にあり、該ベアカッパーリード
フレーム６は前記送り爪31,32の動作に伴って、所定数
の外部引き出し端子を１組として、例えば10組づつ間欠
的に搬送される。

そして、前記加熱部14において前記ベアカッパーリー
ドフレーム17は、両側部を前記レール18a,18b上に摺接
させつつ、該レール18a,18bの上面と前記固定用カバー2
8の下面間を移動し、前記第１のヒータ33の作動に伴っ
てレール18bから直接受ける熱により加熱される。また
これと同時に、前記第１雰囲気ガス配管19とレール18b
とに設けられた吹出口20・・・から吹き出される雰囲気
ガスにより、ベアカッパーリードフレーム６は所定の温
度まで加熱される。

また、次のプレヒート部15においては、ベアカッパー
リードフレーム６はヒートコラム21上を摺動しつつ、該
ヒートコラム21の上面と前記固定用カバー28の下面間を
移動し、前記第２のヒータ34の作動に伴ってヒートコラ
ム21から直接受ける熱により加熱される。これと同時
に、前記第２雰囲気ガス配管22から供給さる雰囲気ガス
がヒートコラム21に設けられた吹出口38から吹き出さ
れ、これによりベアカッパーリードフレーム17は、ボン
ディング温度に近接する温度まで加熱される。

このとき、作業者は予め設けられているプレヒート部
15の温度を検出する温度計の値を確認し、該プレヒート
部15の温度が適正であるか否かを確認する。そして、こ
のプレヒート部15の温度が適正温度以上であれば、前記
プレヒート部用バルブ42を開方向に回転させて、酸化防
止ガスの供給量を増加させ、これによりプレヒート部15
の温度は雰囲気ガスの供給量の増加に伴って低下する。
一方、プレヒート部15の温度が適正温度以下であれば、
前記プレヒート部用バルブ42を閉方向に駆動し、雰囲気
ガスの供給量を減少させ、これによりプレヒート部15の
温度は雰囲気ガスの供給量の減少に伴って上昇する。し
たがって、プレヒート15の現在の温度に応じて、前記プ
レヒート部用のバルブを開方向、又は閉方向に手動操作
することにより、プレヒート部15を適正温度に維持する
ことができる。

また、ボンディング部16においても、同様に作業者は
予め設けられているボンディング部16の温度を検出する
温度計の値を確認し、該ボンディング部16の温度が適正
であるか否かを判別する。そして、このボンディング部
16の温度が適正温度以上であれば、前記ボンディング部
用バルブを開方向に回転させて、雰囲気ガスの供給量を
増加させ、これによりボンディング部16の温度は雰囲気
ガスの供給量の増加に伴って低下する。

一方、ボンディング部16の温度が適正温度以下であれ
ば、前記ボンディング部用バルブを閉方向に駆動し、雰
囲気ガスの供給量を減少させ、これによりボンディング
部16の温度は雰囲気ガスの供給量の減少に伴って上昇す
る。したがって、ボンディング部16の現在の温度に応じ
て、前記プレヒート部用流量調整バルブを開方向、又は
閉方向に操作することにより、ボンディング部16をも適
正温度に維持することができる。

これにより、プレヒート部15とボンディング部16は、
各々適正温度に維持され、ボンディング部16においてベ
アカッパーリードフレーム６を所定のボンディング温度
に到達させて、良好なボンディング品質を得ることがで
きる。

したがって、このように雰囲気ガスの供給量を調整す
ることにより、温度調整が自在となることから、従来の
ような温度調整を行う為に段差51（第５図）を設計変更
してヒートコラムを製造し直す必要はなく、低コストに
て良好なボンディング品質を得ることが可能な装置を達
成し得る。

また、単一のヒートコラム21より構成されるため、プ
レヒート部での熱のムラ（不均一）の不具合もなく、ま
た、長期に亙って使用しても間隙δ（第６図）が拡大し
てベアカッパーリードフレーム６の移送に支障を示すよ
うなこともなく、長期に亙って良好な温度維持と移送状
態を確保することも可能となる。

しかも、ヒートコラム21自体に吹出口20が設けられて
いることから、雰囲気ガスの供給量の変化が直接的にヒ
ートコラム21に作用することによって、ヒートコラム21
自体の温度調整を行うことができ、これにより応答性よ
く前記プレヒート部15及びボンディング部16の温度制御
を行うことができる。

そして、このようにボンディング温度が確保された状
態において、前記ボンディング窓口37を介して、前記１
組の外部引き出し端子に対し、ワイヤボンディングを行
う。次に、当該１組の外部引き出し端子に対する、ワイ
ヤボンディングが終了した後、前記移動用カバー25を移
動させて、ボンディング窓口37を次の１組の外部引き出
し端子に合致させ、該ボンディング窓口37を介して、同
様にワイヤボンディングを行う。

このとき、前記ボンディング窓口37の周部からは、前
記第５雰囲気ガス配管29と第６雰囲気ガス配管30から供
給された雰囲気ガスが吹き出されていることから、この
ようにボンディング窓口37が設けられていても、前記外
部引き出し端子が空気と接触するようなことはなく、ワ
イヤボンディング時におけるベアカッパーリードフレー
ム６の酸化を確実に防止することができる。

そして、所定数の外部引き出し端子を１組として10組
に対して、ワイヤボンディングが終了すると、前記送り
爪31,32が作動し、ベアカッパーリードフレーム６を前
記10組に相当する距離だけ搬送方向Ａに移送し、次の10
組に対してワイヤボンディグがなされる。

このようにして、ボンディングが終了したベアカッパ
ーリードフレーム６は、冷却部17内に移送され、該冷却
部17において前記ベアカッパーリードフレーム６は、両
側部を前記レール18a,18cに摺接させつつ、該レール18
a,18cの上面と前記固定用カバー28の下面間を移動し、
第４雰囲気ガス配管24に設けられた吹出口40から吹き出
される雰囲気ガスにより、酸化を防止されつつ放熱を促
進され冷却される。

したがって、ボンディング部16から搬出される直前に
おいて約300℃に加熱されていたベアカッパーリードフ
レーム６は、冷却部17から外部に搬出された際には、大
気中の酸素と接触しても、酸化現象を引き起こすことの
ない温度状態となっており、前記ベアカッパーリードフ
レーム６は、活性面を保持しつつ次工程、つまり前記モ
ールドを行う工程に移送されるのである。

発明の効果 以上説明したように本発明は、単一のヒートコラムに
設けられたプレヒート部とボンディング部とに、各々複
数の吹出口を設けて、各部の吹出口に各々個別に雰囲気
ガスを供給する雰囲気ガス配管を設けるとともに、各雰
囲気ガス配管に雰囲気ガスの供給量を調整するための流
量調整バルブを設けるようにした。よって、プレヒート
部とボンディング部とが単一のヒートコラムに設けられ
ていても、雰囲気ガスの供給量制御により、各部の温度
調整を簡単かつ自在に行うことが可能となる。しかも、
ヒートコラム自体に雰囲気ガスの吐出口が設けられてい
ることから、雰囲気ガスの供給量の変化が直接的にヒー
トコラムに作用し、雰囲気ガスの供給量によりヒートコ
ラム自体の温度調整を行って、応答性よく前記プレヒー
ト部及びボンディング部の温度制御を行うことができ
る。その結果ボンディング部においてワークを精度よく
ボンディング温度に維持することができ、これにより良
好なボンディング品質を得ることができる。

また、このように雰囲気ガスの供給量を制御すること
により、温度調整が自在となる結果、従来のように温度
調整を行う為にヒートコラムの段差を設計変更してヒー
トコラムを製造し直す必要はなく、低コストにて良好な
ボンディング品質を得ることが可能な装置を達成し得
る。

しかも、単一のヒートコラムより構成されることか
ら、２個のヒートコラムを用いた場合のように長期に亙
って使用しても間隙が拡大してワークの移送に支障を来
すようなこともなく、長期に亙って良好な移送状態を確
保することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す固体用カバー及び移
動用カバーを除去した状態における平面図、 第２図は、同実施例の側面説明図、 第３図は、同実施例の前記固定用カバー及び移動用カバ
ーを装着した状態の要部平面図、 第４図は、半導体製造ラインの要部を一部を示す工程ブ
ロック図、 第５図は、従来のワイヤボンディング装置におけるヒー
トコラムを示す説明図、 第６図は、従来のワイヤボンディング装置における他の
ヒートコラムを示す説明図である。 11……ワイヤボンディング装置、15……プレヒート部、
16……ボンディング部、22……第２雰囲気ガス配管、23
……第３雰囲気ガス配管、33……第１ヒータ、34……第
２ヒータ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの搬送方向に沿って延在する単一の
   ヒートコラムに、ワークに対し予備的な加熱を行うプレ
   ヒート部とワークの加熱を継続しつつボンディングを行
   うボンディング部が設けられたワイヤボンディング装置
   において、 前記ヒートコラムのプレヒート部とボンディング部と
   に、各々複数の吹出口を設け、前記プレヒート部に設け
   た吹出口と前記ボンディング部に設けた吹出口とに各々
   個別に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス配管を設けると
   ともに、各雰囲気ガス配管に雰囲気ガスの供給量を調整
   するための流量調整バルブを設けたことを特徴とするワ
   イヤボンディング装置。
2. 【請求項２】前記複数の吹出口を前記ワークの搬送方向
   に沿って設けたことを特徴とする請求項１記載のワイヤ
   ボンディング装置。