JP3488035B2 - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダイボンディング装
置、ワイヤボンディング装置等のボンディング装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ボンディング装置はリードフレームを加
熱するヒートブロックを備えており、リードフレームへ
のボンディング前に１５０〜５００℃位にヒータで加熱
されたヒートブロック上にリードフレームを載置し、リ
ードフレームが充分に加熱されてからボンディングを行
っている。この時、何らかの理由によりリードフレーム
の搬送が停止すると、リードフレームへの継続的な加熱
が行われることになり、リードフレームが変形したり、
またリードフレームにマウントされた半導体チップ（ダ
イ又はペレットとも言う）が破壊してしまう。前記した
リードフレームの正常な搬送が行われない要因としては
種々の要因があるが、例えばリードフレームの位置ずれ
の検知及び形状認識での不一致等による検出エラーの発
生によって検出を再度行う場合や、ボンディングを行う
ボンディングツールのヒータが断線した場合や、ワイヤ
ボンディング装置の場合はキャピラリの破損及びワイヤ
繰り出し不良等が挙げられる。
【０００３】従来、リードフレームが過度に加熱するの
を防止するため、ヒートブロックを上下動させるヒート
ブロック上下動機構を設け、リードフレームの正常な搬
送が行われなくなった時にヒートブロックを下降させ、
リードフレームへの加熱を停止させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヒートブロックはヒー
タにより加熱されるので、ヒートブロック上下動機構に
は耐熱及び耐久性が要求される。またヒートブロック上
下動機構は、重量物であるヒートブロックを上下動さ
せ、そしてリードフレームを送るフレームフィーダの中
に組み込まれるので、大型で非常に複雑な構造となり、
装置コストが高くなる。また構造が複雑であるため、定
期的に保守を行う場合には、多くの保守時間が必要とな
るという問題が生じていた。
【０００５】本発明の課題は、簡単な構造でリードフレ
ーム等の熱的なダメージを防止することができるボンデ
ィング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の手段は、ヒートブロック上に位置決めされた
リードフレームに半導体チップをボンディング又は半導
体チップとリードフレームのリード部とにワイヤをボン
ディングするボンディング装置において、前記ヒートブ
ロックの上方に配設され、リードフレームを持ち上げる
フレーム持ち上げ手段と、このフレーム持ち上げ手段を
上下動させる駆動手段とを備え、前記フレーム持ち上げ
手段は、吸着ノズルよりなるか、又はリードフレームを
送る送りピンを上下動及びリードフレーム搬送方向に往
復移動させる送りピン駆動軸を中心として回動可能に設
けられており、リードフレームの正常な搬送が行われな
かった時に前記フレーム持ち上げ手段で前記ヒートブロ
ック上のリードフレームを持ち上げることを特徴とす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１乃至
図５により説明する。図１及び図２に示すように、リー
ドフレーム１を加熱するヒートブロック２はヒータ３を
備えており、ヒートブロック２の側方には、リードフレ
ーム１に半導体チップをボンディングするダイボンディ
ング装置、又は半導体チップのバンプとリードフレーム
１のリード部にワイヤを接続するワイヤボンディング装
置等のボンディング装置４が配設されている。
【０００８】ヒートブロック２の上方には、リードフレ
ーム１をヒートブロック２に押し付けるフレーム押さえ
ばね１０が配設されており、フレーム押さえばね１０は
ばね支持板１１の一端に固定されている。ばね支持板１
１は上下動ブロック１２に固定され、上下動ブロック１
２の下面には２本のガイド軸１３が固定されている。ガ
イド軸１３は、ベース板１４に取付けられたリニア軸受
１５に上下動可能に嵌挿されている。ベース板１４には
軸受１６、１６を介して回転軸１７が回転自在に支承さ
れており、回転軸１７には偏心カム１８が固定されてい
る。前記上下動ブロック１２には、偏心カム１８の上面
に対応してローラ１９が回転自在に支承されており、ロ
ーラ１９が偏心カム１８に圧接するように上下動ブロッ
ク１２とベース板１４にばね２０が掛けられている。回
転軸１７は、ベース板１４に固定されたモータ２１の出
力軸に連結されている。
【０００９】ヒートブロック２の側方には、該ヒートブ
ロック２と平行に送りピン駆動軸２５が配設されてお
り、送りピン駆動軸２５は図示しない駆動手段で回動及
び矢印ＡＢ方向に往復移動させられる。送りピン駆動軸
２５にはフレーム送りレバー２６が固定されており、フ
レーム送りレバー２６には、リードフレーム１に等間隔
に設けられた送り穴１ａに係合する送りピン２７が固定
されている。
【００１０】図１及び図３に示すように、送りピン駆動
軸２５には軸受ホルダ３０、３１が軸受３２を介して回
転及び摺動自在に支承されており、軸受ホルダ３０、３
１にはフレーム退避用アーム３３が固定されている。フ
レーム退避用アーム３３はヒートブロック２の上方に伸
びたノズル支持部３３ａを有し、ノズル支持部３３ａに
は吸着ノズル３４が固定されている。吸着ノズル３４の
上端には４個の吸着連結具３５が固定されている。また
フレーム退避用アーム３３には、盲穴よりなる通路３３
ｂが形成されており、通路３３ｂに連通するようにフレ
ーム退避用アーム３３の上面には、前記吸着連結具３５
にそれぞれ対応して連結具３６が固定されている。そし
て、吸着連結具３５と連結具３６はパイプ３７で接続さ
れている。またフレーム退避用アーム３３の側面には、
通路３３ｂに連通するように入力連結具３８が取付けら
れ、入力連結具３８は図示しないパイプ及び電磁弁を介
して真空ポンプに接続されている。
【００１１】前記軸受ホルダ３０は、軸受４０を介して
ベース板１４に回転自在に支承されている。軸受ホルダ
３０には軸受４０の内輪を両側から挟持するように押さ
え駒４１が固定されている。このため、送りピン駆動軸
２５が回動及び矢印ＡＢ方向に移動しても、軸受ホルダ
３０に固定されたフレーム退避用アーム３３は、送りピ
ン駆動軸２５と共に回動及び矢印ＡＢ方向に移動するこ
とはない。押さえ駒４１には揺動アーム４２の一端側が
固定されており、揺動アーム４２の他端側にはローラ４
３が回転自在に支承されている。
【００１２】前記したように、軸受ホルダ３０にはフレ
ーム退避用アーム３３及び揺動アーム４２が固定され、
軸受ホルダ３０は送りピン駆動軸２５に軸受３２を介し
て回転自在に支承されているので、フレーム退避用アー
ム３３及び揺動アーム４２は送りピン駆動軸２５を中心
として回動することができる。吸着ノズル３４がヒート
ブロック２上のリードフレーム１に圧接するように、揺
動アーム４２とベース板１４にはばね４４が掛けられて
いる。前記ベース板１４にはシリンダ４５が固定されて
おり、シリンダ４５の作動ロッドはローラ４３の上面に
対向している。
【００１３】次に作動について説明する。図２及び図３
は、リードフレーム１が位置決めされ、ボンディングさ
れる状態を示す。即ち、フレーム押さえばね１０はリー
ドフレーム１をヒートブロック２に押し付けた状態にあ
る。またシリンダ４５の作動ロッドが突出してローラ４
３を押し下げ、吸着ノズル３４はリードフレーム１より
離れた状態にある。この状態でボンディング装置４によ
り、リードフレーム１に半導体チップがダイボンディン
グ又はリードフレーム１と半導体チップとにワイヤがボ
ンディングされる。ボンディングが終了すると、モータ
２１が回転し、偏心カム１８の上昇プロフィルによって
ローラ１９が押し上げられる。これにより、ばね支持板
１１及び上下動ブロック１２が平行に上昇し、フレーム
押さえばね１０はリードフレーム１より離れる。
【００１４】次にリードフレーム１の次のボンディング
部をボンディング位置に送るためのリードフレーム１の
送り動作が行われる。このリードフレーム１の送り動作
は周知の技術であるので、簡単に説明する。リードフレ
ーム１の送り穴１ａにフレーム送りレバー２６に固定さ
れた送りピン２７が係合して１ピッチ分リードフレーム
１が送られる。即ち、送りピン駆動軸２５の正逆回動と
矢印ＡＢ方向の往復移動の組合せの動作により、送りピ
ン２７の垂直面内における四角形状のタクト送り動作に
より行われる。リードフレーム１の次のボンディング部
がボンディング位置に位置決めされると、モータ２１が
前記と逆方向に回動し、フレーム押さえばね１０はリー
ドフレーム１をヒートブロック２に押し付ける。以後、
前記した一連の動作を順次繰り返す。
【００１５】前記したボンディング動作において、従来
の技術の項で説明した要因によりリードフレーム１の搬
送が停止すると、リードフレーム１への加熱が継続的に
行われることになり、リードフレーム１が変形したり、
リードフレーム１にマウントされた半導体チップが破壊
してしまう。そこで、リードフレーム１の搬送が停止し
た場合には、フレーム退避用アーム３３が作動する。即
ち、図３に示すように、リードフレーム１をフレーム押
さえばね１０で押さえた状態で、また吸着ノズル３４が
リードフレーム１より離れた状態において、シリンダ４
５の作動ロッドが図４に示すように引っ込む。これによ
り、揺動アーム４２、軸受ホルダ３０、３１及びフレー
ム退避用アーム３３は、ばね４４の付勢力によって送り
ピン駆動軸２５を中心として図４に示すように反時計回
転方向に回動し、吸着ノズル３４はリードフレーム１に
圧接する。
【００１６】続いて吸着ノズル３４の真空吸引動作が開
始してリードフレーム１を真空吸着する。また同時に図
１及び図２に示すモータ２１が駆動して偏心カム１８の
上昇プロフィルによりばね支持板１１及び上下動ブロッ
ク１２が上昇し、フレーム押さえばね１０は図５（ａ）
に示すようにリードフレーム１より離れる。続いてシリ
ンダ４５の作動ロッドが突出してローラ４３は押し下げ
られ、揺動アーム４２、軸受ホルダ３０、３１及びフレ
ーム退避用アーム３３は図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示
すように送りピン駆動軸２５を中心として時計回転方向
に回動し、リードフレーム１をヒートブロック２より約
１〜２ｍｍ程度持ち上げる。
【００１７】このように、リードフレーム１を吸着ノズ
ル３４で真空吸着してヒートブロック２より持ち上げる
ので、リードフレーム１又は半導体チップに対する熱的
ダメージを防止することができる。またリードフレーム
１を約１〜２ｍｍ程度持ち上げることにより、ボンディ
ング前に予備加熱された熱を全て損なうこともない。ま
た吸着ノズル３４でリードフレーム１を吸着して持ち上
げる非常に簡単な構造であるので、装置コストの低減が
図れる。また構造が簡単であるため、定期的に保守を行
う場合には、短時間に保守を行うことができる。
【００１８】装置の停止状態から復帰させる時、即ちリ
ードフレーム１の送り動作が開始される状態となると、
図５に示すように持ち上げられているリードフレーム１
を図３の状態より図４に示すようにヒートブロック２上
に載置する動作が行われる。この動作は、前記したリー
ドフレーム１を持ち上げる動作の逆の動作であるので、
その詳細な説明は省略する。
【００１９】なお、リードフレーム１は、短冊状に切断
されたものであっても、またテープ状のものであっても
適用できる。また吸着ノズルに代えて電磁石を用いても
よい。この場合には、リードフレーム１は磁性体に限ら
れることは言うまでもない。また吸着ノズル３４に代え
てリードフレーム１の幅方向を把持する爪を用いてもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ヒートブロックの上方
に配設され、リードフレームを持ち上げるフレーム持ち
上げ手段と、このフレーム持ち上げ手段を上下動させる
駆動手段とを備え、前記フレーム持ち上げ手段は、吸着
ノズルよりなるか、又はリードフレームを送る送りピン
を上下動及びリードフレーム搬送方向に往復移動させる
送りピン駆動軸を中心として回動可能に設けられてお
り、リードフレームの正常な搬送が行われなかった時に
前記フレーム持ち上げ手段で前記ヒートブロック上のリ
ードフレームを持ち上げるので、簡単な構造でリードフ
レーム等の熱的なダメージを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボンディング装置の一実施の形態を示
す平面図である。
【図２】リードフレーム押さえ機構の図１のＣ−Ｃ線断
面図である。
【図３】ボンディング時の状態を示し、（ａ）はヒート
ブロック部分の一部断面正面図、（ｂ）はリードフレー
ム退避機構部分の図１のＤ−Ｄ線一部断面図である。
【図４】リードフレームを退避させる前の状態を示し、
（ａ）はヒートブロック部分の一部断面正面図、（ｂ）
はリードフレーム退避機構部分の一部断面側面図であ
る。
【図５】リードフレームを退避させた後の状態を示し、
（ａ）はヒートブロック部分の一部断面正面図、（ｂ）
はリードフレーム退避機構部分の一部断面側面図であ
る。
【符号の説明】
１ リードフレーム ２ ヒートブロック １７ 回転軸 ２５ 送りピン駆動軸 ２６ フレーム送りレバー ２７ 送りピン ３０、３１ 軸受ホルダ ３３ フレーム退避用アーム ３４ 吸着ノズル ３５ 吸着連結具 ３６ 連結具 ４２ 揺動アーム ４５ シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−108729（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/52 H01L 21/60 H01L 21/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヒートブロック上に位置決めされたリー
    ドフレームに半導体チップをボンディング又は半導体チ
    ップとリードフレームのリード部とにワイヤをボンディ
    ングするボンディング装置において、前記ヒートブロッ
    クの上方に配設され、リードフレームを持ち上げるフレ
    ーム持ち上げ手段と、このフレーム持ち上げ手段を上下
    動させる駆動手段とを備え、前記フレーム持ち上げ手段
    は、吸着ノズルよりなり、リードフレームの正常な搬送
    が行われなかった時に前記フレーム持ち上げ手段で前記
    ヒートブロック上のリードフレームを持ち上げることを
    特徴とするボンディング装置。
  2. 【請求項２】 ヒートブロック上に位置決めされたリー
    ドフレームに半導体チップをボンディング又は半導体チ
    ップとリードフレームのリード部とにワイヤをボンディ
    ングするボンディング装置において、前記ヒートブロッ
    クの上方に配設され、リードフレームを持ち上げるフレ
    ーム持ち上げ手段と、このフレーム持ち上げ手段を上下
    動させる駆動手段とを備え、前記フレーム持ち上げ手段
    は、リードフレームを送る送りピンを上下動及びリード
    フレーム搬送方向に往復移動させる送りピン駆動軸を中
    心として回動可能に設けられており、リードフレームの
    正常な搬送が行われなかった時に前記フレーム持ち上げ
    手段で前記ヒートブロック上のリードフレームを持ち上
    げることを特徴とするボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記リードフレームの持ち上げ量は、１
    〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の
    ボンディング装置。
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