JP3394667B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP3394667B2
JP3394667B2 JP28140796A JP28140796A JP3394667B2 JP 3394667 B2 JP3394667 B2 JP 3394667B2 JP 28140796 A JP28140796 A JP 28140796A JP 28140796 A JP28140796 A JP 28140796A JP 3394667 B2 JP3394667 B2 JP 3394667B2
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    • H01L24/741Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
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    • H01L2224/741Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L2224/743Apparatus for manufacturing layer connectors

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ICチップ
とリードフレームあるいはボードのような板状部材とを
接着するのに好適な半導体製造用テープを使用した半導
体装置の製造装置に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体装置の製造工程の1つに、ダイス
ボンド工程がある。このダイスボンド工程では、半導体
ICチップはリードフレームのパッド部に接着剤を介し
て固着される。半導体ICチップのリードフレームへの
固着に使用される接着剤としては、エポキシ樹脂系のよ
うな液状の熱硬化性接着剤が用いられている。液状の接
着剤がリードフレームのパッド部に滴下され、パッド部
の液状接着剤上に半導体ICチップを載せた状態で、こ
の接着剤の硬化を図るために相互に接合された半導体I
Cチップおよびリードフレームが加熱処理を受け、接着
剤の硬化により、半導体ICチップがリードフレームの
パッド部に固着される。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の製造方法では、熱硬化性接着剤が液状で接合面に滴
下されることから、この液状接着剤の硬化に比較的長い
加熱時間が必要となる。そのため、ダイスボンド工程を
経ることにより相互に接合された半導体ICチップおよ
びリードフレームは、一旦人手により、加熱処理のため
の乾燥炉に収容され、接着剤の硬化後、ダイスボンド工
程に引き続くワイヤボンド工程に送られていた。 【0004】そのため、従来の製造方法では、乾燥炉か
らの出し入れに人手を要し、人手による取扱いが必要と
なることから、製造効率を十分に高めることは容易では
なかった。乾燥炉への人手による出し入れを不要とする
ために、ダイスボンド工程とワイヤボンド工程とをベル
トコンベアのような移送経路で接続し、この移送経路に
加熱ゾーンを組み込むことが考えられる。 【0005】しかしながら、液状接着剤の確実かつ完全
な硬化を図るには、加熱温度の上限に強い制限を受ける
半導体製品のための加熱ゾーンの長さが大きくなり、製
造ラインのコンパクト化を妨げる結果となる。また、液
状接着剤を滴下により、接合面に均一に塗布することは
容易ではなく、接着状態にばらつきが見られることがあ
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、熱硬化性接着剤を半硬化状態で接合面に
適用するという基本構想に立脚して、次の構成を採用す
る。 〈構成〉 本発明の半導体製造装置は、半導体ICチップを配置す
るためのパッド部及びICチップの電極に接続されるべ
きリード部を有するリードフレームに対し熱硬化性接着
剤が半硬化状態で付着された接着テープを対向する位置
へ順次繰り出すテープ供給部と、リードフレームのパッ
ド部に接着テープの背面を加熱しながら押し付けて接着
剤をパッド部に転写するヒータブロックとを備え、パッ
ド部上に接着剤を介してICチップを接合するダイスボ
ンダーと、ICチップの接合されたリードフレームを、
ICチップの電極とリード部とを接続するためのワイヤ
ボンダーに送り込むための移送手段と、移送手段により
規定される移送経路に設けられ、移送中に半硬化状態の
接着剤を硬化させるために加熱する加熱装置と、を含む
ことを特徴とする。 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】半導体製造装置のダイスボンダーにより、
リードフレームのパッド部に転写された熱硬化性接着剤
は、既に半硬化状態であり、この半硬化状態の接着剤は
移送手段を経る間に加熱されることにより、比較的短時
間で硬化される。従って、移送手段に組み込まれる加熱
装置の加熱ゾーンの長大化を招くことなく、しかも出し
入れに人手を要する格別な加熱炉を用いることなく、接
合された半導体ICチップおよび板状部材間の接着剤の
迅速な硬化を図り、これにより両者を強固に固着するこ
とができる。 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について説明する。 〈具体例〉図1は、本発明に係る半導体製造用テープを
用いて半導体装置を製造する半導体製造装置の一具体例
を概略的に示す斜視図である。図1に示された半導体製
造装置の説明に先だって、この半導体製造装置によって
製造される半導体装置およびそれに使用される半導体製
造用テープ及びその接着剤について、説明する。 【0021】図2は、半導体装置の形成のために、半導
体ICチップに組み合わされる板状部材の一例であるリ
ードフレームを部分的に示す平面図である。板状部材で
あるリードフレーム10は、多数の半導体ICチップ1
1のそれぞれに対応する各フレーム領域部分12が連続
的に打ち抜き形成された従来よく知られた金属板からな
る。各フレーム領域部分12には、その中央部に位置
し、対応する半導体ICチップ11が載置されるパッド
部12aと、パッド部12aの両側に整列された多数の
リード部12bとが設けられている。各リード部12b
は、そのパッド部12aに対向する自由端と反対側の端
部で、列毎に連結部12cを介して相互に連結されてい
る。 【0022】半導体装置の製造に際し、ダイスボンド工
程でパッド部12aに接着剤を介して半導体ICチップ
11がその電極11aを上面にして当接して配置され、
接着剤の硬化後、ワイヤボンド工程で対応する電極11
aとリード部12bとがそれぞれワイヤ13で接続され
る。ワイヤボンド工程後のモールド工程では、半導体I
Cチップ11、ワイヤ13、さらにはこのワイヤ13と
リード部12bとの接続部を覆って、合成樹脂材料14
により一体的にパッケージ化が図られる。その後、各フ
レーム領域部分12が分離され、さらに各リード部12
bの分離のために連結部12cが除去されることによ
り、半導体装置の一つである、いわゆるムカデ足状の半
導体素子が形成される。 【0023】前記したダイスボンド工程で、パッド部1
2aと、半導体ICチップ11との接着に用いられる接
着剤は、熱硬化性接着剤である。この熱硬化性接着剤
は、常温では硬化しない例えば熱硬化性エポキシ樹脂材
料、この樹脂材料が加熱されたとき、その硬化を促進さ
せるための硬化促進剤、容量の増大を図るための充填剤
およびこれらを溶かす有機溶剤からなる従来よく知られ
た接着剤を用いることができる。 【0024】図3は、熱硬化性接着剤の硬化特性を示す
グラフである。横軸は硬化時間(秒)を示し、縦軸は硬
化反応率(%)をそれぞれ示す。特性線A、B、Cおよ
びDは、それぞれ硬化時の環境温度をパラメータとした
硬化特性線であり、特性線Aが150℃で硬化させたと
きの特性を表し、特性線Bが140℃、特性線Cが13
0℃、特性線Dが120℃のときのそれぞれの硬化特性
を表す。この液状接着剤の硬化時の環境温度が150℃
では、液状接着剤が硬化して100%の硬化反応率を示
す迄に、約60秒を要する。この所要時間は、環境温度
の低下に伴って増大する。これとは逆に、接着剤の硬化
時の環境温度を上昇させることによって、接着剤の硬化
に要する時間を更に短縮させることができる。しかしな
がら、接着剤を半導体ICチップ11の接着に適用する
上で、半導体ICチップ11の保護の観点から、これ以
上の高温は望ましくない。 【0025】そこで、環境温度のさらなる上昇を招くこ
となく、接着剤を接合面に適用してからこの接着剤が硬
化するまでの所要時間の短縮化を図るために、前記液状
接着剤を半硬化状態でリードフレーム10のパッド部1
2aと半導体ICチップ11との接合面に適用する。 【0026】図3のグラフの特性線Aに示されるとお
り、例えば、環境温度が150℃のとき、前記接着剤が
50%の硬化反応率を示す程度に予め半硬化させると、
この半硬化状態の接着剤が100%の硬化反応率を示す
までに要する所要時間は、液状から100%の硬化反応
率に至るに必要な所要時間である60秒の半値である3
0秒に短縮できる。また、同様に、前記接着剤が75%
の硬化反応率を示す程度に予め半硬化させると、この半
硬化状態の接着剤が100%の硬化反応率を示すまでに
要する所要時間は、60秒の1/3の値である20秒に
短縮できる。 【0027】前記接着剤の50%の硬化反応率では、該
接着剤はその内部に前記溶剤を十分に含みかつ表面で溶
剤がほぼ蒸発し切った状態にある。また、前記接着剤の
75%の硬化反応率では、該接着剤は、その硬化促進剤
が硬化し始める状態にある。硬化反応率が50〜75%
の範囲では、接着剤の表面は強いべたつきを生じること
はなく、すなわち押圧力を作用させなければ格別な剥離
力を必要とせず、しかも適度な押圧力を一時的に付与す
ることにより適度な付着力を発揮する。この半硬化状態
の接着剤は、短縮された所定時間の加熱処理により、従
来におけると同様な硬化状態におかれる。 【0028】半硬化状態の前記接着剤を直接に接合面に
付着させることができるが、この接着剤を転写可能に保
持するテープ部材と組み合わせた接着テープを作り、こ
の接着テープから接着剤を所定の接合面に転写させるこ
とが、半硬化状態の接着剤の適用に容易かつ便利であ
る。 【0029】図4は、本発明に係る半導体製造用接着テ
ープの製造方法の一例を示す製造工程図である。この図
4に示す製造工程は、一般の印刷技術に用いられている
スクリーン印刷法を適用した例である。テープ製造装置
15は、図4(a)に示されているように、テープ繰り
出しリール16と、この繰り出しリール16から繰り出
されるフィルム状のテープ部材17を巻き取る巻き取り
リール18とを備える。テープ部材17は、耐熱性およ
び可撓性を有し、半硬化状態の接着剤を剥離させ易い例
えばテフロン系のような合成樹脂材料を適宜選択するこ
とができる。繰り出しリール16の近傍には、走行する
テープ部材17の下方に位置するスクリーン印刷台19
が配置されており、巻き取りリール18の近傍には、加
熱ゾーンを規定するトンネル炉20がテープ部材17を
取り巻いて配置されている。 【0030】巻き取りリール18は、繰り出しリール1
6から所定量のテープ部材17を順次巻き取るように、
間欠的に巻き取り動作する。この巻き取りリール18の
間欠的な巻き取り動作の休止時にこれと同期的に、スク
リーン印刷台19上で、接着剤24をテープ部材17上
に塗布するために、スクリーン印刷台19の上方には、
型板である例えばステンレス板からなるマスク21が配
置されている。 【0031】マスク21には、多数の接着剤用の透孔2
2が所定の間隔をおいて形成されており、このマスク2
1上には、所定量の液状の熱硬化性接着剤をマスク21
上に周期的に供給するためのシリンジ23が配置されて
いる。シリンジ23は、図4(a)に示された下方位置
で、マスク21上に所定量の液状の熱硬化性接着剤24
を供給した後、このシリンジ23近傍に位置するスキー
ジ板25の運動を妨げない上方位置に周期的に移動す
る。 【0032】図4(B)に示すように、シリンジ23が
上方位置に後退すると、スキージ板25がマスク21の
一端から他端へ向けてマスク21上を移動する。このシ
リンジ23の運動により、マスク21上に供給された接
着剤24はマスク21上で引き延ばされて、順次、透孔
22から下方のテープ部材17上に掃き出される。この
スキージ板25のスキージ作用すなわち掃き出し作用に
より、接着剤24は所定の間隔でテープ部材17に塗布
されると、図4(C)に示すように、スキージ板25は
原位置に復帰する。このとき、巻き取りリール18は、
テープ部材17の接着剤24が塗布された部分を先に進
めるために、所定量のテープ部材17を巻き取る。 【0033】テープ製造装置15は、図4(A)ないし
図4(C)に示された動作を繰り返すことにより、テー
プ部材17の所定量域に液状の熱硬化性接着剤24を順
次塗布する。また、テープ部材17の接着剤24が塗布
された部分は、トンネル炉20により規定される加熱ゾ
ーンを経て、巻き取りリール18に巻き取られる。 【0034】テープ部材17に塗布された液状の接着剤
24は、トンネル炉20を経ることにより、加熱されて
硬化反応率が50〜75%を示す半硬化状態におかれ
る。この半硬化状態におかれた接着剤24は、その表面
に不要なべた付きを生じることはなく、テープ部材17
に付着力により保持された状態で巻き取りリール18に
より好適に巻き取られる。このテープ部材17の巻き取
りにより、テープ部材17と、テープ部材17により転
写可能に保持された半硬化状態の熱硬化性接着剤24と
からなる半導体製造用テープを効率的に製造することが
できる。 【0035】トンネル炉20による接着剤24の加熱工
程では、半導体ICチップ11が関連しないことから、
トンネル炉20の温度設定をテープ部材17の耐熱性を
損なうことなくしかも硬化反応率の設定を困難にしない
範囲で、適宜選択することができ、従って、150℃よ
りも高い温度に設定することができる。 【0036】テープ部材17の所定量域に液状の接着剤
24を塗布するために、前記したスクリーン印刷法に代
えて、例えば、液状の接着剤のような転写物をパットに
吸着させて、このパットをテープ部材17に押し付けて
転写物をテープ部材17に塗布する、いわゆるパットプ
リント法を適用することができる。しかしながら、スク
リーン印刷法では、マスク21の板厚、透孔22の形状
等に応じてマスク21を選択することにより、接着剤領
域の所望形状、所望面積およびそれらの所望配置を比較
的容易にしかも簡単に実現できることから、このスクリ
ーン印刷法を採用することが望ましい。 【0037】図1に示された半導体製造装置26は、前
記した半導体製造用テープを使用し半導体装置を製造
するための装置である。半導体製造装置26は、図2に
示したリードフレーム10のパッド部12aに半導体I
Cチップ11を接合するためのダイスボンダー27と、
半導体ICチップ11の電極11aとこれに対応する各
リード部12bとをワイヤ13で接続するワイヤボンダ
ー28と、これらの一体化を図るモールド工程のための
モールド29とを備える。これらダイスボンダー27、
ワイヤボンダー28およびモールド29は、自動間欠搬
送手段であるコンベア装置30により、連結されてい
る。 【0038】コンベア装置30のダイスボンダー27側
の一端には、リードフレーム10を収容するストッカー
31が配置され、このストッカー31に収容されたリー
ドフレーム10は、プッシャー32の押し出し操作によ
り、コンベア装置30の間欠動作に同期して、コンベア
装置30上に順次押し出される。コンベア装置30上に
押し出されたリードフレーム10は、このコンベア装置
30により、ダイスボンダー27に向けて送られる。 【0039】ダイスボンダー27には、このダイスボン
ダー27に送られるリードフレーム10の各パッド部1
2aに、順次、前記した半硬化状態の接着剤24および
これを転写可能に保持するテープ部材17からなる半導
体製造用テープ33を繰り出すテープ供給装置34が組
み込まれている。テープ供給装置34は、巻き取りリー
ル18の半導体製造用テープ33をコンベア装置30の
移送方向を横切って配置されたテープ巻き取り部35へ
向けて間欠的に送り出す。この送り出しにより、巻き取
りリール18の半導体製造用テープ33は、その接着剤
24が下方に位置するパッド部12aに対向するよう
に、順次、繰り出される。 【0040】この繰り出された半導体製造用テープ33
の接着剤24を下方のパッド部12aに転写するための
ヒータブロック36がテープ供給装置34に組み込まれ
ている。ヒータブロック36は、コンベア装置30およ
び繰り出される半導体製造用テープ33上で先端を上下
方向へ往復運動する揺動アームに、該揺動アームの端部
で固定されている。従って、ヒータブロック36は、接
着剤24を保持する半導体製造用テープ33のテープ部
材17の背面から接着剤24を加熱しかつこの接着剤2
4を転写面であるパッド部12aに押し付け可能に、コ
ンベア装置30上のリードフレーム10に向けておよび
これから相離れる方向へ向けて、往復運動する。 【0041】図5は、ヒータブロック36による接着剤
24の転写工程を説明する工程図である。図5(A)に
示されているように、コンベア装置30上のリードフレ
ーム10のパッド部12aが所定位置に移送され、この
パッド部12aに対向する位置に半導体製造用テープ3
3の接着剤24が繰り出されると、半導体製造用テープ
33の上方に保持されていたヒータブロック36は、図
5(B)に示されているように、半導体製造用テープ3
3の背面から半硬化状態の接着剤24をパッド部12a
に向けて押圧し、これと同時に接着剤24を例えば10
0℃〜120℃の温度で加熱する。 【0042】このヒータブロック36の加熱を伴う押圧
作用により、半導体製造用テープ33のテープ部材17
に保持されていた接着剤24は、図5(C)に示されて
いるようにパッド部12aに転写される。このヒータブ
ロック36の上方への後退と同期的に新たなパッド部1
2aおよび新たな接着剤24が順次この転写工程のため
に繰り出され、以下、図5(A)ないし図5(C)の工
程の繰り返しにより、各リードフレーム10のパッド部
12aに半硬化状態の接着剤24が順次転写される。 【0043】再び、図1を参照するに、テープ供給装置
34およびこれに組み込まれたヒータブロック36によ
って接着剤24の転写を受けたリードフレーム10の各
パッド部12aには、ダイスボンダー27に組み込まれ
た従来におけると同様なボンドステーションで、ウエハ
38から切り出された各半導体ICチップ11が載せら
れる。この半導体ICチップ11が組み込まれたリード
フレーム10は、そのパッド部12aとこのパッド部1
2a上の半導体ICチップ11との間に、半硬化状態の
熱硬化性接着剤24を介在させて相互に接合された状態
で、コンベア装置30上をワイヤボンダー28に向けて
移送される。 【0044】このワイヤボンダー28への移送路中に、
熱硬化性接着剤24の完全な硬化を図るために、コンベ
ア装置30の移送経路におけるダイスボンダー27とワ
イヤボンダー28との間に、図4に示したと基本的に同
様な構造の加熱炉39が加熱装置として組み込まれてい
る。この加熱炉39は、コンベア装置30を取り巻く所
定量域を、例えば120℃〜150℃の間の適正な温度
に保持する。 【0045】この加熱炉39による加熱ゾーンを通過す
る接着剤24は、予め半硬化状態におかれていることか
ら、従来に比較して極めて短時間でこの接着剤24を完
全に硬化させてその硬化反応率を100%至らしめるこ
とができる。従って、加熱炉39による加熱ゾーンの長
大化を招くことなく、この加熱ゾーンをコンベア装置3
0による移送経路に組み込むことが可能となる。 【0046】加熱炉39を経た接着剤24は、完全に硬
化され、この接着剤24を介して相互に固着された半導
体ICチップ11およびリードフレーム10の各リード
部12bは、ワイヤボンダー28によるボンドステーシ
ョンで、図2に示したようなワイヤ13により接続さ
れ、引き続き、モールド29のモールドステーション
で、合成樹脂材料14によりパッケージ化が図られる。
その後、先に説明したとおり、各フレーム領域部分12
が分離され、さらに各リード部12bの分離のために連
結部12cが除去されることにより、半導体装置の一つ
である、ICパッケージが完成する。 【0047】本発明の半導体製造装置26では、リード
フレーム10のパッド部12aに適用される接着剤24
が従来のように液状ではなく、半硬化状態であることか
ら、比較的短時間の加熱処理により、接着剤24を完全
に硬化させることができる。従って、接着剤24をより
均一に塗布し、またこの接着剤の硬化のために従来のよ
うな長時間の加熱処理が不要となり、半導体装置の製造
工程の簡素化および効率化を図ることが可能となる。 【0048】また、本発明の半導体製造装置26では、
ダイスボンダー27とこれに引き続くワイヤボンダー2
8とをコンベア装置30からなる1つの移送経路で結合
し、この移送経路中に加熱ゾーン(39)を形成するこ
とにより、コンパクトな完全自動化製造ラインを組むこ
とが可能となる。 【0049】具体例について説明したところでは、加熱
ゾーンを形成する加熱手段として、加熱炉の例を示した
が、この加熱ゾーンの形成のためにエアヒータ等の種々
の加熱手段を選択することができる。また、コンベア装
置30による移送経路に設けられる加熱ゾーンの温度設
定が150℃の例について説明したが、半導体ICチッ
プ11の熱劣化を招かない範囲で、この温度設定を適宜
調整することができる。 【0050】また、接着剤についてもエポキシ樹脂系以
外の熱硬化性樹脂材料を主原料とする種々の熱硬化性接
着剤を適用することができる。さらに、半硬化接着剤を
テープ部材に塗布する方法として、スクリーン印刷法、
パットプリント法以外の方法を適用することができる。
この半硬化状接着剤をテープ部材を経て接合面に転写す
ることに代えて、直接接合面に接着剤を半硬化状態で適
用することができる。しかしながら、接合面により確実
かつ均一に半硬化状態の接着剤を適用する上で、具体例
に示したような接着用テープを用いることが望ましい。 【0051】本発明の半導体製造用テープおよびこのテ
ープを用いた半導体製造装置は、プリント配線が施され
た絶縁基板を板状部材として、この絶縁基板上にICチ
ップを搭載したいわゆるチップオンボードの半導体装置
の製造における絶縁基板とICチップとの接着の他、種
々の半導体装置の製造工程での接着に適用することがで
きる。 【0052】 【発明の効果】本発明によれば、前記したように、熱硬
化性接着剤は、半硬化状態で接合面に付着されることか
ら、接着剤の硬化のための加熱工程での加熱処理時間の
短縮化を図ることができる。 【0053】また、半硬化状態の接着剤の接合面への付
着のために、熱硬化性接着剤が予め半硬化状態で保持さ
れた接着テープを使用することにより、迅速かつ均一な
接着剤の塗布が可能となり、本発明の半導体製造方法を
好適に実施することができる。 【0054】尚、テープ部材に液状接着剤を塗布した
後、この塗布された接着剤を加熱することにより、接着
剤を比較的容易に適正な半硬化状態におくことができ、
これにより、均質な半導体製造用接着テープを容易に製
造することができる。 【0055】さらに、本発明の半導体製造装置によれ
ば、ダイスボンド工程と、これに引き続く加工工程との
間をコンベアのような移送手段により接続し、この移送
手段による移送経路に加熱装置を組み込むことにより、
この加熱装置による加熱ゾーンの長大化を招くことな
く、コンパクトな自動製造ラインを組むことが可能とな
り、これにより半導体製造効率の向上を図ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る半導体製造装置を概略的に示す斜
視図である。 【図2】本発明に係るリードフレームを部分的に示す平
面図である。 【図3】本発明に係る熱硬化性接着剤の硬化特性を示す
グラフである。 【図4】本発明に係る半導体製造用テープの製造工程を
示す工程図である。 【図5】図1に示した半導体製造装置のダイスボンダー
による接着剤の転写工程を示す工程図である。 【符号の説明】 10 板状部材(リードフレーム) 11 半導体ICチップ 17 テープ部材 21 型板(マスク) 24 接着剤 27 ダイスボンダー 30 移送手段(コンベア装置) 33 半導体製造用テープ 34 テープ供給装置 39 加熱装置(加熱炉)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】【請求項1】 半導体ICチップを配置するためのパッ
    ド部及び前記ICチップの電極に接続されるべきリード
    部を有するリードフレームに対し熱硬化性接着剤が半硬
    化状態で付着された接着テープを対向する位置へ順次繰
    り出すテープ供給部と、前記リードフレームのパッド部
    に前記接着テープの背面を加熱しながら押し付けて前記
    接着剤を前記パッド部に転写するヒータブロックとを備
    え、前記パッド部上に前記接着剤を介して前記ICチッ
    プを接合するダイスボンダーと、 前記ICチップの接合されたリードフレームを、該IC
    チップの前記電極と前記リード部とを接続するためのワ
    イヤボンダーに送り込むための移送手段と、 該移送手段により規定される移送経路に設けられ、移送
    中に前記半硬化状態の接着剤を硬化させるために加熱す
    る加熱装置と、 を含むことを特徴とする半導体製造装置。
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