JP3118385U

JP3118385U - クリップボンダ

Info

Publication number: JP3118385U
Application number: JP2005009295U
Authority: JP
Inventors: 幸男田口
Original assignee: Canon Machinery Inc
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2015-11-07

Abstract

【課題】クリップ供給の製造段階でＮＧ品を出さないようにしたクリップボンダの提供。
【解決手段】複数の電気回路部品７の導電部位間をクリップ５で接続するクリップボンダであって、クリップ５を吸着する複数の吸引口１２を有するコレット１０と、複数の吸引口１２の真空吸引通路に配置されて独自に通路開閉する複数の開閉弁２０と、複数の吸引口１２を真空吸引する共通の真空吸引源３０と、リードフレーム２に半導体チップ３，半田４が正常に供給されたか否かを検知した信号に基づいて複数の開閉弁２０を独自に開閉制御する弁制御回路４０を備え、リードフレーム２のクリップ供給適と判定されたところのみにコレット１０でクリップ５を一括的に供給し、クリップ供給不適と判定されたところには対応する開閉弁２０を開閉制御して供給しない。
【選択図】図１

Description

本考案は、半導体装置などの電気回路部品の導電部位間を金属片のクリップで接続するクリップボンダに関する。

ＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置は、１枚のリードフレームの複数箇所に設置した半導体チップとリード端子を金属細線のワイヤまたは金属片のクリップで接続して量産される。この場合、半導体装置の大容量化で、大容量の半導体チップの電極と、その近くに配置されたリード端子の一組を複数本（通常、２本）のワイヤまたは銅板などのクリップで接続することが行われている（例えば、特許文献１参照）。一組の半導体チップ電極とリード端子を複数本のワイヤで接続するワイヤボンダは、ボンディング回数が増えて生産性に劣る。このことから、最近は一組の半導体チップ電極とリード端子の双方に所定量の導電性接着材、例えば半田を供給し、双方の半田上に単品のクリップの両端部を供給して半田接続するクリップボンダが多用される傾向にある。

例えば、上記特許文献１記載のクリップボンダを使用した半導体製造装置は、リードフレームを半田供給ポジションとクリップ供給ポジションに順に間欠搬送して、リードフレーム上の複数の半導体チップとリード端子に対して順に半田供給し、その後、順にクリップ供給するようにしている。リードフレーム上の半導体チップが、半田供給ポジションに間欠送りされると半導体チップ電極上とリード端子上に定量の半田が供給され、クリップ供給ポジションに間欠送りされると一組の半導体チップ電極とリード端子双方の半田上にクリップが供給される。このようなクリップボンディングが、１枚のリードフレームの間欠送り毎に繰り返し行われる。
特開２００５−１２３２２２号公報

上記クリップボンダは、１枚のリードフレームに接続されるクリップの数が増えるほどに生産性が悪くなる。そこで、１枚のリードフレームの複数箇所に接続される複数のクリップを共通のコレットで一括して保持し、コレットで１枚のリードフレームの複数の箇所にコレットを一括して同時に供給するクリップボンダが開発され、実用段階に入っている。このクリップボンダは、１枚のリードフレームに接続されるクリップの数が多くなるほど、半導体装置製造の生産性を一段と向上させる。しかし、次なる問題がある。

共通のコレットで複数全ての箇所にクリップが一括して供給されたリードフレームは、次工程に送られてクリップの半田接続などが行われ、最終的に半導体チップとその周辺部が樹脂モールド成形されて樹脂パッケージ型半導体装置が製造される。この半導体装置はリードフレームから個々に分離され、個々に特性検査が行われて製品化される。

上記半導体装置の特性検査において、クリップ無しの半導体装置は導通不能ゆえＮＧ品と判定され、廃棄処理される。同じ特性検査において、半導体チップの電極上やリード端子上に半田が正常に供給されていないものにクリップを供給した半導体装置の場合、クリップで半導体チップ電極とリード端子間が導通状態になっているので、ＮＧ品として検知されず、ＮＧ品を後工程に流してしまう不具合がある。

本考案は、かかる実情に鑑みてなされたもので、クリップ供給の製造段階でＮＧ品を出さないようにしたクリップボンダを提供することを目的とする。

本考案は、複数の電気回路部品のそれぞれに設けた異なる導電部位間をクリップで接続するクリップボンダであって、複数の電気回路部品に供給する複数のクリップのそれぞれを真空吸引で吸着可能な複数の吸引口を有する単体のコレットと、このコレットの複数の吸引口の真空吸引通路に配置されて当該通路を独自に開閉する複数の開閉弁と、複数の吸引口をそれぞれの開閉弁を介して真空吸引する共通の真空吸引源を具備する構造にて、上記目的を達成するものである

ここで、電気回路部品は、リードフレームを使って量産される半導体装置に限定されず、要は金属片のクリップで配線接続される導電部位を有する電気部品（電子部品）、電装部品であり、複数が所定の配列で設置された状態で各々にクリップが接続されるものであればよい。クリップを真空吸引で吸着する吸引口は、真空吸引式コレットに所定の配列で形成すればよい。複数の吸引口のそれぞれに単体の開閉弁を取付け、個々の開閉弁を単独に開閉動作させて吸引口を単独に開閉することで、吸引口でクリップを真空吸引するか否かを選択する。開閉弁は、開閉制御が容易で確実な電磁弁が望ましい。

本考案においては、複数の電気回路部品へのクリップの供給の適、不適を検知した信号に基づいて複数の開閉弁それぞれを単独に開閉制御する弁制御回路を付設することができる。ここでのクリップ供給の適、不適の判定は、カメラを使った画像処理などで実施できる。

また、本考案においては、複数の電気回路部品の各々が、共通のリードフレーム上の複数箇所に設置されてクリップで接続される半導体チップとリード端子を有し、この複数の電気回路部品それぞれの半導体チップとリード端子に供給された導電性接着材上にクリップを供給することができる。この場合、１枚のリードフレーム上の半導体チップや半導体チップとリード端子上の導電性接着材が正常に供給されているか否かの判定結果に基づいて開閉弁を開閉制御することができる。

本考案のクリップボンダによれば、複数の電気回路部品それぞれの状況に合わせてクリップを供給するか供給しないかの選択が開閉弁の開閉でできるので、クリップ供給が不適切な電気回路部品にクリップを供給するという製造ミスが未然に防止でき、クリップ供給が適切な電気回路部品にはクリップを供給して製品化することができて、電気回路部品の品質と製造歩留まり向上が図れるという優れた効果を奏し得る。

以下、本考案の実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。

図１（Ａ）にクリップボンダ１の全体の概要を示す。クリップボンダ１は、単一のコレット１０と、複数の開閉弁２０と、共通の真空吸引源３０および弁制御回路４０を備える。クリップボンダ１は、例えば図５に示す半導体装置製造ラインＬに沿う所定のクリップ供給ポジションＰ４に設置されて、製造ラインＬを間欠搬送されるリードフレーム２に対してクリップボンディングをする。リードフレーム２は、水平な搬送路９で保持されて間欠搬送される。

図５に示す半導体装置製造ラインＬのクリップ供給ポジションＰ４より上流側にチップ供給ポジションＰ１と半田供給ポジションＰ２、Ｐ３が配置され、クリップ供給ポジションＰ４より下流側に樹脂モールドポジションＰ５が配置される。リードフレーム２が製造ラインＬを間欠搬送される間に、リードフレーム上にまず半導体チップ３が供給され、次に半田４ａ、４ｂが供給され、最後にクリップ５が供給され、最終的に樹脂モールドポジションＰ５で部分的に樹脂モールド成形が行われて樹脂パッケージ型半導体装置６が製造される。クリップボンダ１の詳細説明の前に、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照してリードフレーム２を使用して製造される電気回路部品７を説明する。

図６（Ａ）は、リードフレーム２の一部を示す。リードフレーム２は、所定長さの帯状を成し、長さ方向に等間隔で複数のチップマウント用放熱部２ａと、この各放熱部２ａに接近させて一対のリード端子２ｂを有する。複数全ての放熱部２ａとリード端子２ｂは、共通のタイバー部２ｃで一体化される。単一の放熱部２ａは平坦な矩形の金属板であり、その一辺に一対のリード端子２ｂの先端部が接近する。図６（Ｂ）は、放熱部２ａ上に単品の半導体チップ３がマウントされ、半導体チップ３の上面の二箇所の電極上と一対のリード端子２ｂの先端部上のそれぞれに導電性接着材、例えば半田４ａ、４ｂが供給された状態が示される。図６（Ｃ）は、半導体チップ３上の半田４ａとリード端子２ｂ上の半田４ｂの双方にクリップ５の両端部を載せた状態が示される。クリップ５は２枚の金属片で、一組の半田４ａ、４ｂに１枚ずつ供給され、この半田４ａ、４ｂを後工程で溶融させることで半導体チップ３の電極とリード端子２ｂの各導電部位がクリップ５で接続される。このような放熱部２ａ、半導体チップ３、リード端子２ｂの各構成部品のユニットを電気回路部品７とする。図６（Ｄ）は、電気回路部品７を樹脂パッケージで封入したもので、樹脂パッケージ８から突出するリードをタイバー部２ｃから切断分離することで、個々の樹脂パッケージ型半導体装置６が製造される。

１枚のリードフレーム２にマウントされる複数の半導体チップ３の数をＮとする。図１に示すコレット１０は、リードフレーム２と同程度の長さの角棒状で、下面の等間隔のＮ箇所に突起部１０ａを有し、各突起部１０ａに上下方向に真空吸引通路１１が形成される。真空吸引通路１１の下端開口がクリップ吸着用吸引口１２である。単体の突起部１０ａの下面に一対の吸引口１２が形成され、各吸引口１２は１枚ずつのクリップ５を真空吸引で着脱自在に吸着する。図１（Ｂ）に示すように、１枚のクリップ５は平坦な中央部の両端を屈曲させた半田付部５ａ、５ｂを有し、半田付部５ａ、５ｂの屈曲上面を利用して突起部１０ａの下面に位置決めされて吸着される。なお、クリップ５の形状は任意であり、この形状に対応させて突起部１０ａの下面形状が設定される。

コレット１０の下面のＮ箇所の各突起部１０ａに２条ずつ形成される真空吸引通路１１は、コレット１０の上部で連通して一条の空気通路となる。この一條の真空吸引通路１１の延長線上に開閉弁２０が連接される。Ｎ箇所の各突起部１０ａに１つずつの開閉弁２０が連接される。Ｎ個の開閉弁２０と真空吸引通路１１は、図示しないエアーチューブで連接される。Ｎ個の開閉弁２０が共通の真空吸引源３０にエアーチューブで連接される。真空吸引源３０は例えば真空ポンプで、Ｎ箇所の突起部１０ａに一対ずつある計２Ｎ個の吸引口１２をそれぞれ開閉弁２０を介して一括的に真空吸引する。

Ｎ個の開閉弁２０は、例えば電磁弁であり、以下、必要に応じて開閉弁２０を電磁弁２０と称する。図１（Ａ）に示すＮ個の電磁弁２０は、空気を流通させる開（ＯＮ）状態にあり、真空吸引源３０で各吸引口１２が真空吸引されている。Ｎ個全ての電磁弁２０は、共通の弁制御回路４０で単独に開閉制御される。弁制御回路４０は、複数の電気回路部品７へのクリップ供給の適、不適を検知した信号に基づいて、Ｎ個の電磁弁２０を単独に開閉制御する。ここでのクリップ供給の適、不適を検知した信号とは、図５で示す３台のカメラ５１〜５３により与えられる。１台のカメラ５１は、リードフレーム２への半導体チップ供給の適、不適を判定するものであり、残り２台のカメラ５２、５３はリードフレーム２への半田供給の適、不適を判定する。このような適、不適の判定を含めたクリップボンダ１のクリップピックアップからクリップボンディングまでの動作例を説明する。

図５において、１枚のリードフレーム２が製造ラインＬのチップ供給ポジションＰ１に間欠搬送される間に、リードフレーム２上のＮ箇所に半導体チップ３が供給され、供給された半導体チップ３が真上からカメラ５１で撮像される。カメラ５１は撮像した画像を演算処理して、リードフレーム２上に半導体チップ３が正常に供給されたか否かを判定し、その判定信号をクリップ供給の適、不適の制御信号として弁制御回路４０に出力する。次に、リードフレーム２が半田供給ポジションＰ２、Ｐ３に間欠搬送されて、半導体チップ３上とリード端子２ｂ上に２枚ずつ半田４ａ、４ｂが供給され、供給された半田４ａ、４ｂが真上から対応するカメラ５２、５３で撮像される。カメラ５２、５３は撮像した画像を演算処理して、リードフレーム２に供給された半田４ａ、４ｂが正常に供給されたか否かを判定し、その判定信号をクリップ供給の適、不適の制御信号として弁制御回路４０に出力する。リードフレーム２がクリップ供給ポジションＰ４に間欠搬送されると、クリップボンダ１が弁制御回路４０からの制御信号に基づいてクリップ供給動作をする。

クリップボンダ１は、例えば図２〜図４に示すクリップ供給動作をする。図２（Ａ）はコレット１０が２Ｎ個のクリップ５を一括して吸着する前の状態を示し、図２（Ｂ）は吸着した後の状態を示す。コレット１０のＮ箇所の各突起部１０ａが一対の吸引口１２を有し、１つの突起部１０ａが２枚のクリップ５を吸着することから、コレット１０は２Ｎ個のクリップ５を一括して吸着する。２Ｎ個のクリップ５を例えば整列ステージ６０上に整列させておき、この整列ステージ６０の真上でコレット１０を１回上下動させて、２Ｎ個のクリップ５をピックアップする。このとき、Ｎ個の電磁弁２０は全て開状態にある。なお、コレット１０で２Ｎ個のクリップ５を一括してピックアップすることが、生産性を上げる点で有効であるが、各突起部１０ａで順番に２枚ずつクリップ５をピックアップすることもできる。また、コレット１０による２Ｎ個のクリップ５の一括したピックアップ動作は、弁制御回路４０からの制御信号に関係なく任意時に行うようにすればよい。なお、弁制御回路４０からの制御信号に基づいてピックアップ動作することも有効であり、その具体例は図７を参照して後述する。

２Ｎ個のクリップ５を吸着したコレット１０をリードフレーム２の真上に移動させたときの状態が図１（Ａ）である。このコレット１０が下降して吸着した２Ｎ個のクリップ５をリードフレーム２上の対応する箇所に一括して供給するとき、弁制御回路４０からＮ個の電磁弁２０それぞれにクリップ供給の適、不適の制御信号が出力される。弁制御回路４０に図５の３台のカメラ５１〜５３から半導体チップ供給ＯＫ信号と半田供給ＯＫ信号が入力された場合、弁制御回路４０からＮ個の電磁弁２０それぞれにクリップ供給ＯＫ信号が出力されて、コレット１０が下降して２Ｎ個のクリップ５をリードフレーム２側に一括して供給した時点で、図３に示すようにＮ個全ての電磁弁２０を開から閉に一括して切り換え、その直後にコレット１０が上昇する。この上昇で、リードフレーム２上の各半導体チップ３上に２枚ずつ計２Ｎ枚のクリップ５が一括供給されて残り、各リード端子２ｂ上に計２Ｎ枚のクリップ５が一括供給されて残る。

また、弁制御回路４０に図５の３台のカメラ５１〜５３から半導体チップ供給ＮＧ信号または半田供給ＮＧ信号が入力された場合、図１（Ａ）のコレット１０が下降して２Ｎ個のクリップ５をリードフレーム２側に一括して載せた時点で、弁制御回路４０からＮ個の電磁弁２０のいずれかにクリップ供給不適の制御信号が出力される。例えば、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、図４で左から２番目の電磁弁２０’のみにクリップ供給不適の制御信号が出力されると、この電磁弁２０’のみが開状態が持続するように制御され、他の電磁弁２０が開から閉に切り換えられる。この切り換えが行われた図４（Ａ）の状態から、コレット１０が上昇して、図４（Ｂ）に示すようにリードフレーム２側に（２Ｎ−２）枚のクリップ５が一括供給され、開状態の電磁弁２０’に対応する２枚のクリップ５’はコレット１０側に吸着されたまま残る。この残ったクリップ５’は、コレット１０が次の２Ｎ個のクリップをピックアップするまでに排除される。

図４において、弁切り換えが行われなかった電磁弁２０’に対応するリードフレーム２上の電気回路部品７’は、予めカメラ検査によって半導体チップ供給不良や半田供給不良が検出されたものであり、これにクリップ５を供給しても不良品となる可能性の高いものである。一方、残り大部分の電気回路部品７は、半導体チップ供給と半田供給が共に正常であり、クリップ５を供給して半導体装置製造を続行することができる。図４（Ｂ）でクリップ供給されたリードフレーム２は、後工程に送られて樹脂モールド成形され、個々の半導体装置に分断され、個々の半導体装置の特性検査が行われる。この特性検査で、クリップが供給されなかった電気回路部品７’の半導体装置はクリップ無しゆえにＮＧ品として廃棄される。

次に、図７（Ａ）（Ｂ）に示すクリップボンダの動作例を説明する。これは上述の選択的なクリップボンディングと結果的に同様となる動作を、コレット１０で２Ｎ個のクリップ５をピックアップするときに行う。まず、図７（Ａ）に示すように、コレット１０を下降させて整列ステージ６０上の２Ｎ個のクリップ５をピックアップするときに、左から２番目の電磁弁２０’のみを閉状態に切り換え、他の電磁弁２０は開状態を維持させる。この状態でコレット１０を下降させ、クリップ５を吸着して上昇させると、図７（Ｂ）に示すように閉状態の電磁弁２０’に対応する２枚のクリップ５’のみが吸着されずに整列ステージ６０上に残り、他のクリップ５はコレット１０でピックアップされてリードフレーム２へと送られ、リードフレーム２上に供給される。整列ステージ６０上に残ったクリップ５’はエアブローなどで排除されて、整列ステージ６０上に次のクリップが供給される。

図７（Ｂ）のコレット１０でクリップ供給されたリードフレーム２は、後工程に送られて樹脂モールド成形され、個々の半導体装置に分断され、個々の半導体装置の特性検査が行われる。この特性検査で、クリップが供給されなかった電気回路部品７’の半導体装置はクリップ無しゆえにＮＧ品として廃棄される。

なお、本考案のクリップボンダは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

（Ａ）はクリップボンダの実施の形態を示す構成部品要部の断面図及び配置図であり、（Ｂ）はコレットの側面図である。（Ａ）（Ｂ）は図１クリップボンダによるクリップピックアップ前および後の動作を説明する要部の断面図である。図１クリップボンダによるクリップ供給後の要部の断面図である。（Ａ）（Ｂ）は図１クリップボンダによるクリップ供給時および供給後の動作を説明する要部の断面図である。リードフレームにクリップを供給する設備全体の概要を示す側面図である。（Ａ）〜（Ｄ）はリードフレームの各製造過程における部分斜視図である。（Ａ）（Ｂ）は図１クリップボンダによるクリップピックアップ前および後の動作を説明する要部の断面図である。

符号の説明

１クリップボンダ
２リードフレーム
２ｂリード端子
３半導体チップ
４導電性接着材、半田
５クリップ
７電気回路部品
８半導体装置
９搬送路
１０コレット
１０ａ突起部
１１真空吸引通路
１２吸引口
２０開閉弁、電磁弁
３０真空吸引源
４０弁制御回路
５１〜５３カメラ
６０整列ステージ
Ｐ１チップ供給ポジション
Ｐ２，Ｐ３半田供給ポジション
Ｐ４クリップ供給ポジション
Ｐ５樹脂モールドポジション

Claims

複数の電気回路部品のそれぞれに設けた異なる導電部位間をクリップで接続するクリップボンダであって、
前記複数の電気回路部品に供給する複数の前記クリップのそれぞれを真空吸引で吸着可能な複数の吸引口を有するコレットと、前記複数の吸引口それぞれの真空吸引通路に配置されて当該通路を独自に開閉する複数の開閉弁と、前記複数の吸引口を前記開閉弁を介し真空吸引する共通の真空吸引源を具備したことを特徴とするクリップボンダ。
前記複数の電気回路部品への前記クリップの供給の適、不適を検知した信号に基づいて前記複数の開閉弁それぞれを単独に開閉制御する弁制御回路を付設したことを特徴とする請求項１に記載のクリップボンダ。
前記複数の開閉弁が電磁弁であることを特徴とする請求項１または２に記載のクリップボンダ。
前記複数の電気回路部品のそれぞれが、共通のリードフレーム上の複数箇所に設置されて前記クリップで接続される半導体チップとリード端子を有し、この複数の電気回路部品それぞれの前記半導体チップとリード端子に供給された導電性接着材上にクリップを供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリップボンダ。