JPH01205538A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JPH01205538A
JPH01205538A JP63030159A JP3015988A JPH01205538A JP H01205538 A JPH01205538 A JP H01205538A JP 63030159 A JP63030159 A JP 63030159A JP 3015988 A JP3015988 A JP 3015988A JP H01205538 A JPH01205538 A JP H01205538A
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JP
Japan
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bonding
tab
lead frame
electrode
heated
Prior art date
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Application number
JP63030159A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihiro Yazaki
矢崎　憲弘
Tsunetoshi Kawabata
川端　常敏
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボンディング技術、特に、被ボンディング物
を加熱する技術に関し、例えば、半導体装置（以下、Ｉ
ｃという。）の製造において、リードフレーム上にペレ
ソＩ・を機械的に接続するベレットボンディング装置、
および、リードフレームのリードとベレットとを電気的
に接続するワイヤボンディング装置に利用して有効な技
術に関する。
〔従来の技術］ 半導体装置の製造工程において、リードフレーム上にペ
レットを機械的に接続する装置として、ヒートブロック
により充分に予熱されたリードフレームをボンデインダ
ステージにおいてヒートブロックにより所定の温度に加
熱しながら、リードフレーム上にペレットを金箔を介し
て押接することにより、リードフレームにペレットを金
−シリコン共晶層を介して結合するように構成されてい
るものがある。
また、リードフレームのリードとベレットの電極との間
にワイヤを架橋して電気的に接続するワイヤボンディン
グ装置として、ヒートブロックによって充分に予熱され
たリードフレームをボンデインナリ−ドにおいてヒート
ブロックにより加熱しながら、ワイヤをベレンＩ−の電
極バンドとリードフレームのインナリードとにホンティ
ングするよ・うに構成されているものがある。
なお、ペレノｌ−ボンディング技術を述べである例とし
ては、株式会社工業調査会発行「電子材料１９８６年１
１月月別冊」昭和６１年１１月２０目発行　Ｐ１４０−
Ｐｌ、４７、がある。
また、ワイヤホンティング技術を述べである例として、
同しく、Ｐ１４８〜Ｐ１５３がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
このようなボンディング装置においては、リードフレー
ム全体が加熱されるため、加熱面積が大きくなり、かつ
、予備加熱が長時間にわたることにより、リードフレー
ムの変色や酸化が発生ずるという問題点があることが、
木発明者によって明らかにされた。
そこで、リードフレームの変色や酸化防止を防止するた
めに、ソー１−フレーム表面に不活性ガスを吹きつげた
り、リードフレームを還元性雰囲気に浸漬したりするこ
とか先えられる。
しかし７、ソーｌ−フレーＪ、全体を加熱する方法にお
いてＬＳＩ、リードフレーＪ、全体Ｃごわたって不活性
ガスや還元性ガスを供給する必要があるため、これらカ
スの消費量が多くなるはかりでなく、ガス供給装置やカ
スの遮蔽構造等か大型化するという問題点かある。
本発明の目的番」、カスの供給を省略または低減しても
、被ボンティング物の変色や酸化等の現象を防止するこ
とができるボンティング装置を（に供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記ｊ＞ｋおよび添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔課題を解決するだめの手段〕
本願において開示される発明の・うち代表的なものの概
要を説明すワＧＪ、次の通りである。
ずなわら、被ポンチインク物の要加熱部のめに接近自在
な電極チップと、ごの電極チップに電力を供給して発熱
さゼる給電装置とを設けたものである。
（作用） 前記した手段によれば、給電により発熱する電極チップ
が被ボンディング物の要加熱部のみに接近されるため、
被ボンディング物は要加熱部のみが局所的に、かつ、短
時間加熱されることになる。
したがって、被ボンディング物は全体的に、かつ、長時
間加熱されることがないため、長時間加熱されることに
よる変色や酸化等の現象は回避される。
〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例であるペレットボンディング
装置に使用されている加熱装置を示す斜視図、第２図は
そのペレットボンディング装置を示す概略平面図、第３
図はその拡大部分側面断面図、第４図はペレットボンデ
ィング後のリードフレームを示す拡大部分平面図である
。
本実施例において、このペレットボンディング装置番コ
被ホンディンク物としての多連リードフレームにベレッ
トを順次ボンディングして行くように構成されている。
ここで、この多連り−Ｉ・フレーム１は燐青銅や無酸素
銅等のような銅系（銅またはその合金）材料からなる薄
板を用いて、打ち抜きプレス加工またはエツチング加工
等のような適当な手段により一体成形されており、この
多連リードフレーム１の表面には銀（Ａｇ）めっき処理
が施されることにより、銀めっき被膜１０が被着されて
いる。この多連リードフレーム１には複数の単位リード
フレーム２が横方向に１列に並設されている。
単位リードフレーム２ば位置決め孔３ａが開設されてい
る外枠３を一対備えており、両外枠３は所定の間隔で平
行一連にそれぞれ延設されている。
隣り合う単位リードフレーム２．２間には一対のセクシ
ョン枠４が両外枠３．３間に互いに平行に配されて一体
的に架設されており、これら外枠、セクション枠により
形成される略正方形の枠体内に単位リードフレーム２が
構成されている。
各単位リードフレーム２において、外枠３およびセクシ
ョンバー４の接続部にはダム吊り部材５が略直角方向に
それぞれ配されて一体的に突設されており、ダム吊り部
材５には４本のダム部材６が略正方形の枠形状になるよ
うに配されて、一体的に吊持されている。セクション枠
４側の各ダム部材６にはタブ吊りり−１・７が両端に配
されて、略４５度方向に一体的に突設されており、各タ
ブ吊りリード７の先端には略正方形の平板形状に形成さ
れたタブ８が、タム部＋、Ｉ’　６群の枠形状と略同心
的に配されて一体的に吊持されている。ダム部材６に６
才複数本のり一ド９が長手方向に等間隔に配されて、互
いに平行で、ダム部材６と直交するよ・うに一体的に突
設されており、各リード９のタブ側端部は先端をタブ８
に近接してこれを取り囲むように配されることにより、
インナ部９ａをそれぞれ構成している。他方、各リード
９の反タブ側延長部分は、その先端が外枠３およびセク
ション枠４から離間して切り離され、アウタ部９ｂをそ
れぞれ構成している。そして、ダム部材６におｉノる隣
り合うリート９．９間の部分は、図示および説明は省略
するが、パッケージ成形時にレシンの流れをせき止める
ダム６ａを実質的に構成している。
前記構成にかかる多連リードフレームには各単位リード
フレーム２毎にベレットボンディング作業、続いて、ワ
イヤボンディング作業が実施される。これらボンディン
グ作業は多連リードフレームか横方向にピンチ送りされ
るごとにより、各単位り−１−フレーム２毎に順次実施
される。
そして、前工程においてバイポーラ形の集積回路を作り
込まれた半導体集積回路素子としてのベレット１２か、
ベレットボンディング作業において第４図に示されてい
るように、各単位リードフレーム２におけるタブ８上の
略中央部に配されて、本実施例にかかるベレットボンデ
ィング装置により形成される金−シリコン共晶層からな
るボンディング層（以下、単に、ボンディング層という
ことがある。）１１を介して固着される。
第１回〜第３図に示されているベレットボンディング装
置２０はベレット１２を各単位リードフレーム２のタブ
８上に金−シリコン共晶層を用いてボンディングするよ
うに構成されており、フィーダ２１を備えている。フィ
ーダ２１は多連り−ドフレーム１を長手方向について摺
動自在に保持して、単位り−１−フレーム２のピッチを
もって歩進送りし得るように構成されており、ワイヤボ
ンディング装置におけるフィーダと接続されるようにな
っている。フィーダ２１の一端部にはローダ２２が設備
されており、ローダ２２ばラック等に収容された多連リ
ードフレーム１をフィーダ２１七に１枚宛払い出すよ・
うに構成されている。フィーダ２１にはボンディング材
料をタブ上に接着させるだめのボンディング材料接着ス
テージと、タブ上にベレットをボンディングさせるベレ
ットボンディングステージとがそれぞれ設定されている
。
フィーダ２１のボンディング材料接着ステージ２３の片
肺にはボンディング材料としての金箔をタブ８上に供給
するだめの金箔供給装置２５が設備されており、この供
給装置２５は真空吸着ヘッドにより金箔２４をタブ８上
に供給して擦りつけ得るように構成されている。フィー
ダ２１の金箔供給装置２５に対応する位置には、後記す
る加熱装置がタブ８のみを所定温度（例えば、２００°
Ｃ程度）をもって局所的に加熱し得るように設備されて
いる。
フィーダ２１におりるベレットボンディングステージ２
６にばピックアップ装置２８が設備されており、ピック
アップ装置２８はトレー２７に収納されているベレット
１２を１個宛取り出してプリアライメントステージ２９
に移載するように構成されている。さらに、ビックアン
プ装置２８と別の位置には真空吸着ヘッドのような構造
を有するボンディングヘッド３０が設備されており、こ
のボンティングヘッド３０はプリアライメントステージ
２９に移載されたベレット１２を真空吸着保持した後、
このペレン）・１２をタブ８に接着された金箔２４上に
押接させ得るように構成されている。そして、フィーダ
２１におりるボンデインダステージ２６に対応する位置
には、次に述べる加熱装置がタブ８を所定温度（例えば
、３８０°Ｃ程度）をもって局所的に加熱し得るように
設備されている。
木実流側において、ペレッＩ・ボンディング装置に使用
されている加熱装置３１は、第１図に示されているよう
に、電極チップ３２を備えており、この電極チップ３２
はモリブデン系超硬合金等のように耐熱性および耐摩耗
性を有する材料を用いて作製されている。電極チップ３
２は略アーチ形状に形成されており、その頂部の車面に
ば略正方形に形成された当接部３３が」二向きに配され
て一体的に突設されている。当接部３３は前記タブ８の
みに当接し得る形状に形成されており、当接部３３の上
面には位置決め部としての四部３４が、タブ８を嵌入す
ることにより、その外周縁に外側から係合してこれを位
置決めし得るように没設されている。電極チップ３２の
両脚部には給電装置３５の給電線３６がそれぞれ接続さ
れており、この給電装置３５は直流電力または交流電力
を供給することにより、電極チンプ３２をして抵抗加熱
により所定の温度（木実流側では、ボンディング材料接
着ステージにおいて２００°Ｃ、ボンディングステージ
において３８０°Ｃ１である。）まで瞬間的に発熱され
るよ・うに構成されている。
電極チンプ３２は適当なガイド（図示−Ｕず）により上
下方向に摺動自在に支承された絶縁ブロック３７七に載
置されており、この絶縁ブロック３７はソリンタ装置や
送りねし装置等のような適当な駆動装置３日により上下
駆動されるように構成されている。絶縁ブロック３７の
近傍にはねじ部材等からなる位置規制装置３９が介設さ
れており、この位置規制装置３９は絶縁ブロック３７の
上死点を規制することにより、電極チップ３２をしてタ
ブ８に適正に当接さゼるように構成されている。
また、この加熱装置３１には酸化防止ガス供給装置４０
が電極デツプ３２の近傍に酸化防止ガスを常時供給し得
るように設備されている。すなわち、このガス供給装置
４０ばガス供給管４２を備えており、この供給管４２は
酸化防止ガスとしての還元性ガス４１を供給するガス供
給ａ４４に接続されているとともに、その先端の吹出口
４３が電極チンプ３２の上方に臨まされている。
次に、前記構成にかかるベレットボンディング装置によ
るベレットボンディング方法を説明する。
ローダ２２によりフィーダ２１に供給された多連リード
フレーム１におりる先頭の単位リードフレーム２がボン
ディング材接着ステージ２３に送られて来て間欠停止さ
れると、金箔供給装置２５によりタブ８上に金箔２４が
載置されるとともに、適度にスクラブされる。同時に、
加熱装置３】に通電されることにより、タブ８が加熱さ
れる（詳細は、ベレットボンディング作業において説明
する。）ため、金箔２４はタブ８上に接着される。
他方、トレー２７に整列されたベレット１２はピンクア
ンプ装置２８によって１個宛ピックアップされて、プリ
アライメントステージ２９に移載される。移載されたベ
レッＩ・１２はプリアライメントステージ２９上におい
て機械的にプリアライメントされる。プリアライメント
されたベレット１２はボンディングヘッド３ｏにより真
空吸着保持される。そして、多連リードフレーム１にお
ける先頭の単位リードフレーム２がボンディングステー
ジ２６の位置に送られて来て間欠停止されると、ボンデ
ィングヘラｌ”３０に保持されたベレット１２はタブ８
に接着された金箔２４上に押接され、適度にスクラブさ
れる。
一方、単位リードフレーム２がボンディングステージ２
６の位置に来て間欠停止されると、ボンディングステー
ジ２６に設備された加熱装置３１における電極子ツブ３
２か駆動装置３８により絶縁ブロック３７を介して」−
昇されることにより、電極デツプ３２の当接部３３がタ
ブ８の下面に当接される。このとき、当接部３３の上面
に形成されている凹部３４にタブ８が嵌入されるため、
タブ８ば電極チップ３２により位置決めされる。また、
電極チップ３２の上限位置は、絶縁ブロック３７の上死
点が位置規制装置３９によって規制されることにより適
正に規定されるため、電極チンプ３２はタブ８の下面に
適正に当接される。
電極チップ３２がタブ８の下面に適正に当接されると、
この加熱装置３］における給電装置３５により給電線３
６を介して電極チンブ３２に直流または交流電力が供給
される。給電されると、電極チップ３２はそれ自身の抵
抗力ｌ熱により発熱するごとにより、タブ８を熱伝導に
より直接的に加熱する。この加熱は電極チップ３２とタ
ブ８との接触による熱伝導により直接的に行われるため
、タブ８は瞬間的に高温になり、かつ、タブ８のみが局
所的に加熱されることになる。このように、リードフレ
ームはタブ８のめが加熱されるため、タブ以外の箇所が
加熱により変色したり酸化したりすることはない。
このとき、酸化防止カス供給装置４０により酸化防止ガ
ス４１が電極チップ３２の周囲に供給されているため、
電極チップ３２の急速加熱によるリードフレームの変色
や酸化現象の発生はより効果的に防止される。
このタブ８の加熱と、前記タブ８上の金箔２４に対する
ペレット１２の押接およびスクラブとによりタブ８とペ
レンＩ・１２との間に金−シリコン共晶層によるボンデ
ィング１１１が形成されるため、ペレンＩ・１２はタブ
８に機械的に結合されることになる。
］５ ペレッ１〜］２がタブ８にボンディングされると、給電
装置３５による給電が停止されるとともに、電極チップ
３２は駆動装置３８により絶縁ブロック３７を介して下
降されることにより、タブ８から離反される。続いて、
多連リードフレーｌ、】が１ピツチ送られる。
以降、前記作動か繰り返し実施されることにより、残り
の単位リードフレーｌ、２についてペレット１２がホン
ティングされて行く。
前記実施例によれは次の効果が得られる。
（１）抵抗加熱によって発熱する電極チップを被ボンデ
ィング物の要加熱部のめに当接させて、当該要加熱部箇
所のみを熱伝導により直接的にノ」（１熱させるように
構成することにより、被ボンディング物が全体的に加熱
されるのを回避することができるため、被ボンディング
物が長時間加熱されることによる変色や酸化する現象を
防止することができる。
（２）電極チップの当接部に要加熱部に係合して位置決
めする位置決め部を設けることにより、電極」６ チップを要加熱部に適正に当接させることができるため
、要加熱部を電極チップにより効果的に加熱することが
できる。
（３）加熱中、要加熱部に酸化防止ガスを供給すること
により、要加熱部の酸化をより−・層確実に防止するこ
とができるため、要加熱部に対する電極チップの直接加
熱による変色や酸化現象を確実に防止することができる
。
〔実施例２］ 第５図は本発明の他の実施例であるワイヤボンディング
装置を示す一部切断側面図、第６図はその放電電極付近
を示す一部切断拡大部分側面図、第７図はそれに使用さ
れている加熱装置を示す拡大部分側面断面図である。
本実施例２において、このワイヤボンディング装置は被
ボンディングとしての多連リードフレームにワイヤボン
ディングを順次実施して行くように構成されており、多
連リードフレーム１は前記実施例１と同様に作製されて
いるとともに、前記実施例１にかかるペレットボンディ
ング工程、または他のベレントボンディング工程におい
てそのタブ８上にペレッ［・１２がボンディング層１１
を介してボンティングされている。
第５図に示されているワイヤボンディング装置５０ばペ
レット１２の電極バッド１２ａと、各単位リードフレー
ム２の各り−ＩＳ−９との間に銅ワイヤ１３をそれぞれ
橋絡させることにより、ペレット］２と各リードとを電
気的に接続するように構成されている。このワイヤボン
ディング装置５０はフィーダ５１を備えており、フィー
ダ５１は多連リードフレーム１を長手方向について摺動
自在に保持して、単位リードフレーム２のピッチをもっ
て歩進送りし得るように構成されている。フィーダ５１
にはワイヤボンディングステージ５２が設定されている
。フィーダ５１のボンディングア−ム５２の外部にはＸ
Ｙ子テーブル３がＸＹ力方向移動し得るように設備され
ており、ＸＹ子テーブル３上にはボンディングヘンド５
４が搭載されている。ボンディングヘンド５４にはボン
ディングアーム５５が基端を回転自在に軸支されて支持
されており、このアーム５５はその先端に固設されたキ
ャピラリー５６を上下動させるように、カム機構（図示
せず）により駆動されるよ・うに構成されている。また
、ボンディングヘッド５４にはボンディングアーム５５
を通してキャピラリー５６を超音波振動させる超音波発
振装置（図示せず）か設備されている。
ポンプイングアー１１５５の−Ｌ側には一対のクランバ
ア−１，５７，５８が電磁プランジャ機構等のような適
当な手段（図示せず）により作動されるように設備され
ており、両アーム５７．５８の各先端はキャピラリー５
６の真上位置に配されてクランパ５９を構成している。
クランパ５９にはリール（図示せず）から繰り出される
銅ワイヤ素材（後記する。）がガイド６０を介して挿通
されており、銅ワイヤ素材はさらにキャピラリー５６に
挿通されている。
キャピラリー５６の近傍には放電電極６］が独立して設
備されており、この放電電極６１はその上端部が回転自
在に軸支されることにより、その先端部がキャピラリー
５６の下方位置、すなわち、銅ワイヤ素材の先端の真下
位置と、キャピラリー５６の側方位置（退避位置）との
間を移動されるように構成されている。また、この電極
６１と前記クランパ５９との間にε」電源回路６２が接
続されており、電極６１と銅ワイヤ素材の間で放電アー
クを生成させるよ・うになっている。
このワイヤボンディング装置５０は第６図に示されてい
るように、洞１ツイヤ素祠の先端で生成されるポールの
周囲にガスを供給することにより、ガス雰囲気を形成す
るだめのチューブ６３を備えており、このガス供給手段
としてのチューブ６３は放電電極６１にヂ１−−ブ開１
」部をキャピラリー５６の下方位置に四〇で取りイ」け
られている。チューブ６３には還元作用のあるガス６５
、例えば、窒素ガスと水素ガスとの混合ガス等を供給す
るためのガス供給源６４が接続されており、チューブ６
３の内部Ｇこばガス加熱手段としてのヒータ６６が絶縁
テープを挟設されて挿入されている。このヒータ６６は
ガス供給源６４がら供給されたガス６５をチューブ６３
とヒータ６６との隙間を通過する際に加熱することによ
り、所定の温度に制御し得るように構成されている。
一方、フィーダ５１の底部には、多連リードフレームの
酸化を防止するだめの還元性ガス（以下、リードフレー
ム酸化防止用ガスという。）７０を供給する手段として
の還元性ガス供給装置７１が設備されており、この供給
装置７１は吹出ロア２を備えている。吹出ロア２は多連
リードフレーム１の周囲にリードフレーム酸化防止用ガ
ス７０を緩やかに吹き出し得るように、フィーダ５１の
上面に開設されており、この吹出１コア２群にはガス供
給路７３が接続されている。ガス供給路７３はガス供給
ユニット７４に接続されており、ガス供給ユニット７４
は還元性ガス、例えば、窒素および水素から成る混合ガ
スを、予め設定された流量をもって供給し得るように構
成されている。
そして、フィーダ５１」二にはカバー７５がフィーダ５
１におけるワイヤポンデインダステージ５２の前後領域
を被覆するように設備されており、このカバー７５は多
連リードフレーム１の周囲に供給された酸化防止用ガス
７０をボンディングステージ５２の周囲に可及的に停滞
させるようになっている。カバー７５には窓孔７６がキ
ャピラリー５６の真下におけるボンディングステージ５
２よなる位置に配されて、１ツイヤホンデイングを実施
し得る大きさの略正方形形状に開設されている。
この窓孔７６には略正方形枠形状に形成されたリードフ
レーム押さえ具７７が昇降自在に嵌合されており、この
押さえ具７７はカム機構等のような適当な駆動装置（図
示せず）によりフィーダ５１の間欠送り作動に連携して
上下動するように構成されている。すなわち、この押さ
え具７７はワイヤボンディングが実施される時に単位リ
ードフレーム２を上から押さえることにより、リードフ
レームの遊動を防止するように構成されている。
そして、フィーダ５１におけるボンディングステージ５
２に対応する位置にＧ」、次に述べる加熱装置がタブ８
およびリード９のインナ部９ａを所定温度（例えば、タ
ブおいて３２０　’Ｃ程度、インす部において１８０〜
２００°Ｃ程度）をもって局所的に加熱し得るように設
備されている。
本実施例において、このワイヤボンディング装置５０に
使用されている加熱装置８１は電極チップ８２を備えて
おり、この電極チップ８２はモリブデン系超硬合金等の
ように耐熱性および耐摩耗性を有する材料を用いて作製
されている。電極チップ８２は略アーチ形状に形成され
ており、その頂部の上面には略正方形に形成された当接
部８３が上向きに配されて一体的に突設されている。当
接部８３はタブ８のみに当接し得る形状に形成されてい
るタブ当接部８３ｂと、タブ加熱部８３ｂの外側におい
て若干段差を設けられることによりリード９のインナ部
９ａ群に対して所定の間隔をもって対向するように形成
されているリード加熱部８３ａとから構成されており、
当接部８３の上面には位置決め部としての凸部８４が、
タブ８の外周縁に外側から係合してこれを位置決めし得
るように没設されている。電極チップ８２の両脚部には
給電装置８５の給電線８６がそれぞれ接続されており、
この給電装置８５は直流電力または交流電力を供給する
ことにより、電極チップ８２をして抵抗加熱により所定
の温度（本実施例では、タブにおいて３２０　’Ｃ、リ
ードのインナ部において１８０〜２００°Ｃ１である。
）まで瞬間的に発熱させるように構成されている。
電極チップ８２は適当なガイドにより上下方向に摺動自
在に支承された絶縁ブロック８７上に据え（−１けられ
ており、この絶縁ブロック８７はシリンダ装置や送りね
し装置等のような適当な駆動装置８８により上下駆動さ
れるように構成されている。絶縁ブロック８７の近傍に
はねじ部材等からなる位置規制装置８９が介設されてお
り、この位置規制装置８９は絶縁ブロック８７の」二元
点を規制することにより、電極チップ８２をしてタブ８
に適正に当接させるように構成されている。
次に前記構成にかかるワイヤボンディング装置によるワ
イヤボンディング方法を説明する。
ここで、本実施例においては、ペレットの電極パッドと
り−トとを電気的に接続する銅ワイヤを構成するだめの
素材として、銅の純度（９９，９９９％以上）が高い銅
ワイヤ素材６８が使用される。銅ワイヤ素材６８は断面
略真円形の細線形状に引き抜き成形され、その太さはキ
ャピラリー５６の挿通孔の内径よりも若干細めで、橋絡
された後の銅ワイヤ１３におけるループの剛性、および
電気抵抗が充分に確保される値に設定されている。
この銅ワイヤ素材６８は第５図および第６図に示されて
いるように、ガイド６０およびクランパ５９を介してキ
ャピラリー５６の挿通孔に予め挿通される。
ペレット１２がボンディングされている単位リードフレ
ーム２がフィーダ５１におけるボンディングステージ５
２に供給されると、窓孔７６内においてリードフレーム
押さえ具７７が下降されることにより、単位リードフレ
ーム２が押さえ具７７により押さえつけられる。
一方、単位リードフレーム２がボンディングステージ５
２の位置に来て間欠停止されると、ボンディングステー
ジ５２に設備された加熱装置８１における電極チップ８
２が、駆動装置８８により絶縁ブロック８７を介して上
昇され？、ことにより、この電極チップ８２の当接部８
３におけるタブ加熱部８３ｂがタブ８の下面に当接され
るとともに、リード加熱部８３ａがインナ部９ａ群に対
向される。このとき、当接部８３の上面に形成されてい
る凸部８４にタブ８が係合されるため、タブ８は電極チ
ップ８２により位置決めされる。また、電極チップ８２
の上限位置は、絶縁ブロック８７の上死点が位置規制装
置８９によって規制されることにより適正に規定される
ため、電極チップ８２はタブ８およびリードインナ部９
ａの下面に適正に位置される。
電極チップ８２がタブ８およびリードインナ部９ａの下
面に適正に位置されると、この加熱装置８１における給
電装置８５により給電線８６を介して電極チップ８２に
直流または交流電力が供給される。給電されると、電極
チンプ８２はそれ自身の抵抗加熱により発熱することに
より、タブ加熱部８３ｂにおいてタブ８を熱伝導により
直接的に加熱する。このタブ加熱部８３ｂによる加熱は
電極チップ８２とタブ８との接触による熱伝導により直
接的に行われるため、タブ８は瞬間的に所定の温度（例
えば、３２０　’Ｃ程度）に加熱される。
また、電極チップ８２におけるリード加熱部８３ａはリ
ードのインナ部９ａ群に近接されているため、インチ部
９ａ群を輻射熱により、タブ８の温度よりも低い所定の
温度（例えば、１８０〜２００°Ｃ程度）に加熱される
。したがって、リート−フレームはタブ８およびリード
のインナ部９ａ群のみが加熱されるため、これ以外の箇
所が加熱により変色したり酸化したりすることはない。
一方、キャピラリー５６においては、放電電極６１が銅
ワイヤ素材６８の下端に接近されるとともに、電源回路
６２が閉じられることにより、銅ワイヤ素材６８の先端
にホール６９が溶融形成される。このとき、チューブ６
３から還元性ガス６５が供給され、銅ワイヤ素材６８と
電極６１との間が還元性ガス雰囲気に保持される。この
還元性ガス６５はチューブ６３の内部の途中に介設され
ているヒータ６６により所定温度になるように加熱制御
されるため、ガス雰囲気は所定の温度範囲内になり、銅
ワイヤ素材６８の先端に形成されるボール６９の温度の
急激な低下が防止される。その結果、還元性ガス６５か
溶融したボール６９に吹き付のられても、ボール６９の
硬度が高くなることはない。
続いて、キャピラリー５６がボンディングアーム５５を
介してボンディングヘッド５４により１賎され、銅ワイ
ヤ素材６８の先端部に形成されたボール６９が、ベレ・
ノド１２における複数個の電極パッド１２ａのうち、最
初にボンディングする電極バット（以下、特記しない限
り、単に、バッドという。）に押着される。このとき、
キャピラリー２６に超音波振動が付勢されるとともに、
前述したように加熱装置８１によってタブ８が加熱され
るごとにより、ベレ７１−１２が加熱されているため、
押着されたボール６９はぺｌ／ノ１〜１２のバンド＋２
ａ上に超音波熱圧着される。そして、ボール６９はガス
雰囲気を所定の温度範囲に保たれることにより、硬くな
ることを抑制されているため、良好なボンダビリティ−
をもってボンディングされるごとになる。
ところで、銅ワイヤ素材が使用されている場合、銅は酸
化され易く、かつ比較的硬いため、第１ボンディングに
おけるボンダビリティ−が低下する。
すなわち、溶融中に銅ワイヤ素材の表面に酸化膜が形成
されると、溶融が不均一になり、ボールの形状が不適正
になる。また、ボールの表面に酸化膜が形成されると、
電極パッドとの金属結合性が低下する。そこで、ボール
生成時に還元性ガスを供給することにより、ボールの酸
化を防止することが考えられる。
ところが、ボール生成時に還元性ガスが吹きイ］けられ
ると、ボールが急冷却されて硬（なる。そして、ボール
が硬いと、熱圧着時における形状が悪くなるばかりでな
く、接着性が低下するという問題点がある。
しかし、木実流側においては、ボール生成時にガス雰囲
気が所定温度範囲になるように加熱制御された還元性ガ
ス６５がボール６９の周囲に供給されるため、銅ワイヤ
素材６８が使用される場合であっても、良好なボンダビ
リティ−が実現される。
ずなわぢ、銅ワイヤ素材６８のボール６９ば還元性ガス
３５の雰囲気中で生成されるため、溶融中、その銅表面
に酸化膜が形成されることはない。
その結果、銅ワイヤ素材６８の先端は内部および表面全
体が溶融されるため、均一な表面張力が発生して真球度
の高いボール６９が形成されることになる。
また、還元性ガスだけであると、溶融されたボール６９
が雰囲気によって象、冷却されて硬くなる傾向を示すが
、還元性ガス雰囲気は、ガス供給源６４から供給される
ガスをヒータ６６で加熱制御されることによって所定温
度範囲内に維持されているため、ボール６９は還元性ガ
ス６５によって加熱されて適度な硬度を維持することに
なる。このとき、還元性ガスは高温であると、還元作用
が高められるため、前記酸化膜形成防止効果は−層高め
られることになる。
このようにして、ボール６９は酸化膜を形成されずに真
球度が高く、かつ、適度な硬度を維持しているため、銅
ワイヤ素材６８であっても良好なボンダビリティーをも
ってペレソＩ〜１２のバッド」二にボンディングされる
ごとになる。
第１ボンデインク部か形成された後、キャピラリー５６
がＸＹ子テーブル３およびボンディングヘッド５４によ
り、３次元的に相対移動され、複数本のり一ド９のうち
、最初に第２ボンディングすべきリード（以下、特記し
ない限り、単にリードとする。）の先端部に銅ワイヤ素
材６８の中間部が押着される。このとき、キャピラリー
２６に超音波振動が付勢されるとともに、前述したよう
に加熱装置８１によってリード９のインナ部９ａ群が所
定温度に加熱されているため、銅ワイヤ素材６８の押着
部はリード」二に超音波熱圧着され、もって、第２ボン
ディング部が形成される。
そして、前記第４および第２ボンディング作業中、フィ
ーダ５１の上面に開設された吹出ロア２からリードフレ
ーム酸化防止用還元性ガス７０が常時吹き出されている
ため、多連リードフレーム１は還元性ガス雰囲気内に浸
漬されている。このとき、還元性ガス雰囲気はフィーダ
５１上に敷設されたカバー７５によって被覆されている
ため、この還元性ガス７０は多連リードフレーム１およ
びペレノＩ・１２を効果的に包囲することになる。
したがって、リードフレーム等の酸化は確実に防止され
ている。　　ところで、多連リードフレーム１として銅
系のリードフレームが使用されている場合、銅は酸化さ
れ易く、酸化膜がボンディング面に厚く形成されるため
、第２ボンディングにおけるホンダビリティ−が低Ｆす
る。すなわち、酸化膜が形成されると、ワイヤとの金属
結合性が低下するため、ボンダビリティ−が低下する。
しかし、本実施例においいては、前述した通り、多連リ
ードフレーム１は現在ボンディング作業中の単位リード
フレー１．２におけるタブ８およびリードインナ部９３
群のみが短時間加熱されるに過ぎず、しかも、フィーダ
５１上がカバー７５により被覆されているとともに、そ
のカバー内に供給された還元性ガス雰囲気により、多連
リードフレーム１が包囲されているため、酸化され易い
銅系リードフレームが使用されていても、その表面に酸
化膜が形成されることはなく、その結果、銅ワイヤ素材
６８は良好なボンダビリティーをもってリード９上にボ
ンディングされることになる。ここで、多連リードフレ
ーム１は銅系材料を用いて製作されているため、銅ワイ
ヤ素材６８との接合性がきわめて良好である。
第２ボンディング部が形成されると、クランパ５９によ
り銅ワイヤ素材６８が把持され、クランパ５９がキャピ
ラリー５６と共に第２ボンディング部から相対的に離反
移動される。この離反移動により、銅ワイヤ素材６８は
第２ボンディング部から引き千切られる。これにより、
ペレット１２の電極パッドとリードとの間には銅ワイヤ
１３が橋絡されることになる。
その後、第２ボンディング作業を終えた銅ワイヤ素材６
８に対するクランパ５９の把持が解除されるとともに、
キャピラリー５６が若干上昇されることにより、銅ワイ
ヤ素材６８の先端部がボール６９の成形に必要な長さた
り相対的に突き出される（所謂、テール出し動作である
。）。
以降、前記作動が繰り返し実施されることにより、残り
の電極パッドと各リードとの間に銅ワイヤ１３が順次橋
絡されて行く。
その後、一つの単位リードフレーム２についてのワイヤ
ボンディング作業が終了すると、押さえ具７７が上昇さ
れるとともに、加熱装置８１の電極チンブ８２は駆動装
置８８により絶縁ブロック８７を介して下降されること
によりリードフレームから離反される。続いて、次の単
位リードフレーム２がボンデインダステージの所へ位置
するように多連リードフレーム］が１ピツチ送られる。
以後、各単位リードフレーム２について前記ワイヤボン
ディング作業が順次実施されて行く。
ところで、本実施例においては、ボンディング工具とし
て、指向性のないキャピラリー５６が使用されているた
め、各銅ワイヤ１３の架橋方向が交差する場合であって
も、リードフレームとボンディングアームとを相対的に
回動させずに済む。
したがって、ワイヤボンディング装置の構造を簡単化さ
せることができる。
本実施例２によれば、前記実施例１の効果に加えて次の
効果が得られる。
（１）電極チンプにタブに当接して加熱するタブ加熱部
と、リードのインナ部群に近接して加熱するり一ド加熱
部とを設けることにより、タブとり−ｌこのインナ部と
を相異する温度にそれぞれ加熱させることができるため
、ワイヤの両端において第１ボンディングと第２ボンデ
ィングとを実現させることができる。
（２）第１ボンディングと第２ボンディングとについて
電極デツプを共用することにより、構造およびその作動
制御を簡単化させることができるため、生産性を高める
ことができる。
以」二木発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であるごとはいうまでもない。
例えば、電極チップの具体的な形状、構造等は前記実施
例１．２に示された形状、構造に限らず、被ボンディン
グ物の要加熱部の形状、構造、および、力１１熱温度、
加熱時間等のような諸条件に対応して適宜選定すること
か望ましい。
また、電極チップの上下駆動装置や給電装置の具体的な
構成等についても、同様である。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＩＣの製造に使用さ
れるボンディング技術に適用した場合について説明した
か、それに限定されるものではなく、レーザダイオ−１
−やトランジスタ等のような他の電子部品および電子機
器の製造に使用されるボンデインク技術全般に適用する
ことができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
抵抗加熱によって発熱する電極チップを被ボンディング
物の要加熱部のみに当接させて、当該箇所のみを熱伝導
により直接的に加熱させるように構成することにより、
被ボンディング物が全体的に加熱されるのを回避するこ
とができるため、被ボンディング物が長時間加熱される
ことによる変色や酸化する現象を防止することができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるペレットボンディング
装置に使用されている加熱装置を示す斜視図、 第２図はそのペレットボンディング装置を示す概略平面
図、 第３図はその拡大部分側面断面図、 第４図はペレッＩ・ボンディング後のリードフレームを
示す拡大部分平面図である。 第５図は本発明の他の実施例であるワイヤボンディング
装置を示す一部切断側面図、 第６図はその放電電極付近を示す一部切断拡大部分側面
回、 第７図はそれに使用されている加熱装置を示す拡大部分
側面断面図である。 １・・・多連リードフレーム、２・・・単位リードフレ
ーム、３・・・外枠、４・・・セクション枠、５・・・
ダム吊り部材、６・・・ダム部材、６ａ・・・ダム、７
・・・タブ吊りリード、８・・・タブ、９・・・リード
、９ａ・・・インナ部、９１〕・・・アウタ部、１０・
・・銀めっき被膜、１１・・・ボンディング層、１２・
・・ベレット、１３・・・ワイヤ、２０・・・ペレット
ボンディング装置、２１・・・フィーダ、２２・・・ロ
ーダ、２３・・・ボンディング材料供給ステージ、２４
・・金箔（ボンディング材料）、２５・・・金箔供給装
置、２６・・・ペレントボンディングステージ、２７・
・・トレー、２８・・・ピックアップ装置、２９・・・
プリアライメントステージ、３０・・・ボンディングヘ
ッド、３１・・・加熱装置、３２・・・電極チップ、３
３・・・当接部、３４・・・凹部（位置決め部）、３５
・・・給電装置、３６・・・給電線、３７・・・絶縁ブ
ロック、３８・・・駆動装置、３９・・・位置規制装置
、４０・・・酸化防止ガス供給装置、４１・・・還元性
ガス、４２・・・ガス供給管、４３・ガス吹出口、４４
・・・ガス供給源、５０・・・ワイヤボンディング装置
、５１・・・フィーダ、５２・・・ワイヤボンディング
ステージ、５３・・・ＸＹ子テーブル５４・・・ボンデ
ィングヘンド、５５・・・ボンディングアーム、５６・
・キャピラリー（ボンディングツール）、５７．５８・
・・クランパアーム、５９・・・クランパ、６０・・・
ガイド、６１・・・放電電極、６２・・電源回路、６３
・・・チューブ（ガス供給手段）、６４・・・ガス供給
源、６５・・・還元性ガス、６６・・・ヒータ（加熱手
段）、６８・・・銅ワイヤ素材、６９・・・ボール、７
０・・・リードフレーム酸化防止用還元性ガス、７１・
・・還元性ガス供給装置、７２・・・吹出口、７３・・
・供給路、７４・・・ガス供給ユニット、７５・・・カ
バー、７６・・窓孔、７７・・・リードフレーム押さえ
具、８１・・・加熱装置、８２・・・電極チップ、８３
・・・当接部、８３ａ・・・リード加熱部、８３ｂ・・
・タブ加熱部、８４・・・凸部（位置決め部）、８５・
・・給電装置、８６・・・給電線、８７・・・絶縁ブロ
ック、８８・・・駆動装置、８９・・・位置規制装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、被ボンディング物の要加熱部のみに接近自在な電極
    チップと、この電極チップに電力を供給して発熱させる
    給電装置とを備えていることを特徴とするボンディング
    装置。 ２、被ボンディング物を位置決めする位置決め部が電極
    チップに形成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載のボンディング装置。 ３、被ボンディング物の要加熱部に酸化防止ガスを供給
    する酸化防止ガス供給手段を備えていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載のボンディング装置。
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JP2012138476A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
US8569163B2 (en) 2010-12-27 2013-10-29 Renesas Electronics Corporation Ultrasonic wire bonding method for a semiconductor device

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