JP2859349B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、半導体装置のワイヤボンディング装置に
関する。
（従来の技術） 半導体装置の組立て方法として、半導体素子をリード
フレームのベッド部にマウントし、その半導体素子の電
極とリードフレームのインナーリード部とを細い金属ワ
イヤで接続するワイヤボンディング方法がある。
一般に、このワイヤボンディングは、半導体素子のマ
ウントされたリードフレームを予備加熱し、その予備加
熱された半導体素子の電極とリードフレームのインナー
リード部とにボンディングツールにより金属ワイヤを圧
着することによりおこなわれる。特にリードフレームが
卑金属などの酸化しやすい金属材料、たとえばCuからな
る場合は、酸化によるボンディング強度の低下を防止す
るために、還元性あるいは不活性ガス雰囲気中でおこな
われる。
第４図にそのワイヤボンディングに使用される従来の
ワイヤボンディング装置を示す。このワイヤボンディン
グ装置は、図示しない搬送機構によりフレームガイド
（１）に沿って半導体素子（Ｓ）のマウントされたリー
ドフレーム（Ｌ）（以下、半導体素子付きリードフレー
ム（Ls）と記す）を間欠的に搬送する搬送路（２）を有
し、この搬送路（２）上にフィーダカバー（３）が設け
られている。また、搬送路（１）に沿ってこの搬送路
に、上記半導体素子付きリードフレーム（Ls）の間欠的
搬送と同期して上下動するヒータブロック（４）が設置
されている。そして、ワイヤボンディング位置のフィー
ダカバー（３）には、ボンディングツール（５）により
ワイヤボンディングをおこなうための開孔（６）が形成
され、その開孔部に図示しない駆動機構により上下する
ことにより、半導体素子付きリードフレーム（Ls）をヒ
ータブロック（４）に押付け固定する押圧具（７）が配
置されている。また、ヒータブロック（４）とフィーダ
カバー（３）との間の搬送路空間に還元性ガスおよび不
活性ガスの少なくとも一種を供給するガス供給装置が設
けられている。
このガス供給装置は、従来のワイヤボンディング装置
では、第５図にフィーダカバーを取外して示すように、
ヒータブロック（４）を貫通してその上面に開口する多
数のガス供給孔（９）を備え、このガス供給孔（９）か
ら搬送路空間に所定のガスを放出する構造となってい
る。このガス供給孔（９）は、半導体素子付きリードフ
レームのインナーリードやアウターリードの形状に倣っ
て、ボンディング中にガス供給孔（９）が遮断させない
ように形成されている。
この装置でのワイヤボンディングは、ヒータブロック
（４）に形成されたガス供給孔（９）から搬送路空間に
所定のガスを供給しながら、搬送機構により半導体素子
付きリードフレーム（Ls）をワイヤボンディング位置に
間欠的に搬送し、その間にヒータブロック（４）により
所定温度に加熱し、ワイヤボンディング位置において、
その半導体素子付きリードフレーム（Ls）を押圧具
（７）によりヒータブロック（４）に押付け、その押付
けられた半導体素子付きリードフレーム（Ls）に対して
ボンディングツール（５）を上下、左右、前後に動かし
て、このボンディングツール（５）に支持された金属ワ
イヤ（Ｗ）を半導体素子（Ｓ）の電極とリードフレーム
（Ｌ）のインナーリード部とに圧着することによりおこ
なわれる。
（発明が解決しようとする課題） 上記のように、従来よりリードフレームの酸化による
ボンディング強度の低下を防止するために、搬送路に沿
ってこの搬送路に設置されたヒータブロックと搬送路上
に設けられたフィーダカバーとの間の搬送路内側の空間
に還元性ガスおよび不活性ガスの少なくとも一種を供給
するガス供給装置を設けたワイヤボンディング装置があ
る。
このワイヤボンディング装置によれば、従来一般的に
使用されているめっきされたリードフレームやFe−Ni合
金などからなる比較的酸化しにくいリードフレームにつ
いては、ほとんど問題なくワイヤボンディングすること
ができる。しかし、卑金属など酸化されやすい金属材料
からなるリードフレームについては、ヒータブロックに
より250〜350℃程度に加熱され、かつガス供給装置のガ
ス供給孔がヒータブロックを貫通してその上面に開口し
ているだけであるため、ヒータブロックの上下動により
搬送路空間にヒータブロックとフレームガイドとの隙間
から空気が巻込まれ、その巻込まれた空気のためにリー
ドフレームが酸化し、ボンディング強度が低下するとい
う問題がある。
この発明は、上記問題点を解決するためになされたも
のであり、ヒータブロックの上下動による空気の巻込み
を防止して、リードフレームを酸化させないワイヤボン
ディング装置を構成することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） リードフレームにマウントされた半導体素子の電極と
リードフレームのインナーリードとをワイヤで接続する
ワイヤボンディング装置において、上記リードフレーム
を搬送する搬送路に沿って設置され、上記リードフレー
ムの搬送に基づいて上下可能で、かつ上面および側面に
還元性ガスおよび不活性ガスの少なくとも一種を放出す
るガス供給孔が形成されたヒータブロックを設けた。
（作 用） 上記のように、搬送路に沿ってこの搬送路に設置され
たヒータブロックの上面ばかりでなく側面からも還元性
ガスおよび不活性ガスの少なくとも一種を放出する構造
にすると、その側面から放出されるガスがエアカーテン
の役割をなし、ヒータブロックの上下動による空気の巻
込みを防止して、ヒータブロック、フィーダカバーおよ
びフレームガイドの間の搬送路空間を所要のガス雰囲気
に保ことができる。
（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説
明する。
第１図にその一実施例であるワイヤボンディング装置
を示す。このワイヤボンディング装置は、図示しない搬
送機構により半導体素子付きリードフレーム（Ls）をワ
イヤボンディング位置に間欠的に搬送するとともに、ワ
イヤボンディングを終了した半導体素子付きリードフレ
ーム（Ls）をワイヤボンディング位置から間欠的に搬出
する搬送路の両側にフレームガイド（１）が配置され、
このフレームガイド（１）に搬送路上を覆うフィーダカ
バー（３）が設けられている。また、搬送路に沿ってこ
の搬送路の下部すなわちフレームガイド（１）の内側
に、そのフレームガイド（１）に沿って搬送される半導
体素子付きリードフレーム（Ls）を加熱するためのヒー
タブロック（10）がフレームガイド（１）と離間して設
置されている。このヒータブロック（10）は、その内側
にヒーター（11）および熱電対（12）が配置されてい
る。また、このヒータブロック（10）は、半導体素子付
きリードフレーム（Ls）の間欠的搬送と同期して、図示
しない駆動機構により矢印（13）示すように上下に駆動
されるようになっている。
また、ワイヤボンディング位置におけるフィーダカバ
ー（３）には、ワイヤボンディングをおこなうための開
孔（６）が形成されており、その開孔部上に図示しない
駆動機構により上下、左右、前後に駆動されるボンディ
ングツール（５）が配置され、また、開孔部に図示しな
い駆動機構によりこのワイヤボンディング位置に搬送さ
れた半導体素子付きリードフレーム（Ls）をヒータブロ
ック（10）に押付ける押圧具（７）が配置されている。
さらに、このワイヤボンディング装置には、ヒータブ
ロック（10）とフィーダカバー（３）とフレームガイド
（１）との間の搬送路空間に還元性ガスおよび不活性ガ
スの少なくとも一種、たとえばN2と10％H2とで構成され
る還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するガス
供給装置が設けられ、このガス供給装置のガス放出孔と
して、ヒータブロック（10）を貫通して、その上面およ
びフレームガイド（１）と対向する側面に開口する多数
のガス供給孔（14a），（14b）が設けられている。
この装置でのワイヤボンディングは、従来のワイヤボ
ンディング装置と同様に、ヒータブロック（10）に形成
されたガス供給孔（14a），（14b）から搬送路空間に所
定のガスを供給しながら、搬送機構により半導体素子付
きリードフレーム（Ls）をフレームガイド（１）に沿っ
てワイヤボンディング位置に間欠的に搬送する。この間
欠的搬送に同期して、駆動装置によりヒータブロック
（10）を上下動させ、ワイヤボンディング位置に搬送さ
れる間に半導体素子付きリードフレーム（Ls）を所定の
温度に加熱する。ワイヤボンディング位置では、上記所
定の温度に加熱された半導体素子付きリードフレーム
（Ls）を押圧具（７）によりヒータブロック（10）に押
付け、その押付けられた半導体素子付きリードフレーム
（Ls）に対して、ボンディングツール（５）を上下、左
右、前後に動かして、このボンディングツール（５）に
支持された金属ワイヤ（Ｗ）を半導体素子（Ｓ）の電極
とリードフレーム（Ｌ）のインナーリード部とに圧着す
る。
ところで、上記のようにヒータブロック（10）にその
上面ばかりでなく、フレームガイド（１）と対向する側
面からも、ヒータブロック（10）、フィーダカバー
（３）およびフレームガイド（１）により構成される搬
送路空間に還元性ガスおよび不活性ガスの少なくとも一
種を供給するガス供給孔（14a），（14b）を形成する
と、その側面に開口するガス供給孔（14b）からフレー
ムガイド（１）に向かって放出されるガスが搬送路空間
を外部空間から遮断するエアカーテンの役割をなし、ヒ
ータブロック（10）を上下動させても、従来のワイヤボ
ンディング装置のようにヒータブロックとフレームガイ
ドとの間の隙間からの空気の巻込みが防止され、搬送路
空間を所望のガス雰囲気に保つ。したがって、ヒータブ
ロック（10）により加熱されたリードフレーム（Ｌ）が
空気に触れることにより発生する酸化を有効に防止する
ことができる。
つぎに、他の実施例について述べる。
上記実施例では、ヒータブロックの側面に開口するガ
ス供給孔をフレームガイドに向かって垂直にガスを放出
するように水平に形成したが、このヒータブロックの側
面に開口するガス供給孔は、フレームガイドに向かって
斜め下方にガスを放出するように傾斜して形成してもよ
い。特にこのようにヒータブロック側面のガス供給孔を
傾斜して形成すると、確実にヒータブロックとフレーム
ガイドとの間の隙間からの空気の巻込みを防止され、よ
り有効に外部空気を遮断することができる。
また、第２図および第３図に示すワイヤボンディング
装置は、特に押圧具（７）をその下部から断面コ字状の
支持体（16）で支持し、この支持体（16）を介して押圧
具（７）を矢印（17）方向に駆動する構造にするととも
に、フレームガイド（１）の外側に搬送路上を覆うフィ
ーダカバー（３）を設けて、押圧具（７）を覆う構造と
し、さらに、前記実施例に示したガス供給装置のヒータ
ブロック（10）を貫通するガス供給孔（14a），（14b）
のほかに、搬送路の両側にフィーダカバー（３）を貫通
するガス供給管（18）を取付け、このガス供給管（18）
を介して押圧具（７）およびその支持体（16）とフィー
ダカバー（３）との隙間から搬送路上に加熱装置（19）
により加熱された還元性ガスおよび不活性ガスの少なく
とも一種を供給するように構成したものである。（20）
はその加熱装置（19）のヒータ、（21）は熱電対であ
る。
このようにヒータブロック（10）を貫通するガス供給
孔（14a），（14b）のほかに、フィーダカバー（３）を
貫通するガス供給管（18）を取付け、そのガス供給孔
（14a），（14b）から搬送路空間に還元性ガスおよび不
活性ガスの少なくとも一種を供給するとともに、ガス供
給管（18）を介して押圧具（７）およびその支持体（1
6）とフィーダカバー（３）との隙間から搬送路上に同
様のガスを供給するようにすると、前記実施例と同様に
ヒータブロック（10）とフレームガイド（１）との隙間
からの空気の巻込みが防止されるばかりでなく、ガス供
給管（18）を介して供給されるガスにより、ワイヤボン
デング位置に設けられたワイヤボンデングをおこなうた
めの開孔（６）からの空気の巻込みもほぼ完全に防止で
き、ヒータブロック（10）により加熱されたリードフレ
ーム（Ｌ）の空気との接触により生ずる酸化を一層有効
に防止することができるばかりでなく、ガス供給管（1
8）を介して供給されるガスの温度を適切に調整してお
くことにより、半導体素子付きリードフレーム（Ls）の
温度の変動を少なくして安定したワイヤボンディングを
おこなうことができる。
［発明の効果］ 半導体素子付きリードフレームの間欠的に搬送する搬
送路に沿ってその搬送路にヒータブロックが設置され、
このヒータブロックが半導体素子付きリードフレームの
搬送に基づいて上下動可能とされたワイヤボンディング
装置において、そのヒータブロックの上面ばかりでな
く、側面からも還元性ガスおよび不活性ガスの少なくと
も一種を放出するようにすると、その側面から放出され
るガスがエアカーテンの役割をなし、ヒータブロックの
上下動による空気の巻込みを防止して、ヒータブロック
と搬送路を覆うフィーダカバーとの間の搬送路空間を所
望のガス雰囲気に保って、ヒータブロックにより加熱さ
れたリードフレームの空気との接触により生ずる酸化を
有効に防止し、リードフレームの酸化によるボンディン
グ強度の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれこの発明の一実施
例であるワイヤボンディング装置の要部構成を示す平面
図およびそのＢ−Ｂ線断面図、第２図は他の実施例要部
構成を示す斜視図、第３図はその断面図、第４図は従来
のワイヤボンディング装置の要部構成を示す斜視図、第
５図はそのフィーダカバーの一部を切欠いて示した斜視
図である。 １……フレームガイド、３……フィーダカバー ５……ボンディングツール ６……開孔、７……押圧具 10……ヒータブロック、11……ヒータ 12……熱電対、14a,14b……ガス供給孔 16……支持体、18……ガス供給管 19……加熱装置、20……ヒータ 21……熱電対、Ｌ……リードフレーム Ｓ……半導体素子 Ls……半導体素子付きリードフレーム
───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リードフレームにマウントされた半導体素
    子の電極とリードフレームのインナーリードとをワイヤ
    で接続するワイヤボンディング装置において、 上記リードフレームを搬送する搬送路に沿って設置さ
    れ、上記リードフレームの搬送に基づいて上下可能で、
    かつ上面および側面に還元性ガスおよび不活性ガスの少
    なくとも一種を放出するガス供給孔が形成されたヒータ
    ブロックを具備することを特徴とするワイヤボンディン
    グ装置。
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