JPH0237730A - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

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、半導体装置の製造装置に間し、特にアイラン
ド部がないリードフレームを用い、ベレット接着工程分
行なわずに、直接ベレットを保持固定してワイヤーボン
ディングを行なう半導体装置の製造装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の代表的ボンディング方法としては、アイ
ランド付き、リードフレームを使用するワイヤーボンデ
ィング法（ＴＣ法、ＴＳ法、ＵＳ法）と、フィルムキャ
リアを使用するＴＡＢ法（例えば、特開昭５７−７６８
５０号公報参照）とがある、前者は、リードフレームの
アイランドにベレットをグイボンディングした後、リー
ドフレームの内部接続部とベレット上のパッドとをワイ
ヤーで接続するものであり、後者は、フィルムキャリア
のリードにベレット上のバンプをボンディングし、フィ
ルムキャリアからリード付のベレットを切断分離し、し
かる後、このリードをリードフレームやその他の実装個
所にボンディングするものである。

「発明が解決しようとする問題点コ 上述した従来のアイランド付きリードフレームを用いた
ワイヤーボンディング方法を採用した場合には、 １・、ｍ脂封止後、樹脂とアイランド吊りリードのスキ
マから湿気が侵入し信頼性が劣化する、２、ペレットと
アイランド部との線膨張係数の違いから製造工程中の加
熱により、熱膨張差を生じ、加熱ストレスによってペレ
ットにクラックが発生する、 ３、ベレット接着の工程が必要な為、装置及び接着材が
必要である、また、この工程に起因した不良（ペレット
のカケ、接着材汚れ等）が発生する、 ４、Ｆ！Ｉ脂封止後、樹脂とアイランドとの線膨張係数
の違い、あるいは弾性係数の違いにより製造工程中の加
熱及びプリント基板実装時の加熱による熱ストレスの作
用で樹脂にクラックが発生する、これは、特にベレット
寸法が１０ｍ１以上と大きくなった時に顕著になる、５
、リード数が１００ビンを越える多ビンのリードフレー
ムでは、アイランド吊りリードは巾０．３ｍ＋＊で長さ
が１０１以上必要となり、その為ワイヤーボンディング
での加熱により熱膨張してワイヤーボンディング中にア
イランド部が位置ズレを起こしボンディングズレが発生
する。また、吊りリード巾も細いため、アイランド部を
下げる押し下げ処理を行なうとボンディングに使用する
加熱ブロックのにげ溝も細くなっていることから、位置
合せが一層困難となる、 ６、ワイヤーボンディング時のベレット加熱がアイラン
ド部の金属板を通して行なわれるのでアイランド部と加
熱ブロックの密着が必要であり、熱効率も悪い、 ７、リードフレームの設計、製作がアイランド部の制約
を受ける為、設計工数がかかり、製造も困難となる、 ８、アイランド部に吊りリードが連なっており、ワイヤ
ボンディング時に、その部分の剛性に起因する固有振動
を起こすので、リード側と相対的な振動を起こし、ワイ
ヤー切れ、ループ異常等の不良が発生する、 等の欠点がある。

一方、フィルムキャリアを用いた従来のＴＡＢ方式では
、 １、ベレット上にリード接着用のバンブを形成するので
、ベレット価格が高い、 ２、ベレット主面の電極パッド位置に合わせてフィルム
キャリア上に接続用のリードを形成するので、フィルム
キャリアがベレット設計に応じて必要となり汎用性に乏
しい、 ３、接続リード数が１００本以上の多ビンになると、リ
ード先端も非常に細くなり、内部接続リード部の曲り等
も発生し、歩留りが悪くなる、 ４６ボンデイング装置が特殊な為、設備価格が高額とな
る、 等の欠点がある。

このように従来技術による方法は、問題の多いものであ
った。そこで、本発明者等は、試行錯誤の末、アイラン
ドなしリードフレームを用い、しかも、リードフレーム
の内部接続部とペレットのパッドとをワイヤによって接
続する、という画期的手法を創案した。しかしながら、
このような手法は、従来のワイヤボンディング装置をそ
のまま用いることによっては達成することができない。

なぜなら、従来のワイヤボンディング装置は、そのアイ
ランドにペレットが固着されたリードフレームが、ボン
ディング装置のボンディングステージへ送り込まれるも
のであるから、上記したような、ペレットをリードフレ
ームに固着しない方法を用いる場合には、従来のボンデ
ィング装置は利用できないのである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製造装置は、アイランドなしリー
ドフレームの自動送り位置決め機構と。

アイランドなしリードフレームの固定機構と、ワイヤー
ボンディング部位の加熱機構と、ワイヤーボンディング
位置に、ベレットを供給するベレ・ノド供給機構と、前
記ワイヤーボンディング位置における前記ベレットの直
接固定機構と、前記アイランドなしリードフレームと前
記ペレ・ントとをワイヤーボンディングするワイヤーボ
ンディング機構とを有している。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第５図は、本発明の装置によってボンディングされるべ
きリードフレームの平面図である。このリードフレーム
１は、従来のリードフレームと同様に、１対のフレーム
２．２間にタイバー３が設けられ、タイバー３からは左
右にリード４が延在したものであり、そして、リード４
の内側先端は、内部接続部５となっている。しかし、こ
のリードフレームにおいては、従来のリードフレームに
必要とされたアイランドとアイランド吊りリードとが除
去されている。

第１図は、アイランドなしリードフレームに対してボン
ディングを行なうための本発明の第１実施例の平面図、
第２図はその部分断面図である。

第１区において、８は、駆動部７によって駆動され、供
給トレー６に収納されているリードフレームを搬送レー
ル９へ供給する押込みアーム、２６は、Ｘ−Ｙステージ
２５に取りつけられ、かつ、ボンディングアーム２７を
支持するボンディングヘッド、１６は、図示しないクラ
ンプ機構によりその爪を開閉し、搬送軸１７とともに左
右に移動して、リードフレームを１ピッチずつ送る搬送
爪、２２は、その先端にコレットホルダー２３が固着さ
れ、コレットホルダー２３が保持する図示しないコレッ
トが吸着したベレット１９を、ボンディングステージで
ある加熱ブロック１０へ供給すべく、回動自在に軸支さ
れたベレット供給アーム２０は、ベレット１９が粘着さ
れた粘着シート２１を固定するシートリング、３０は、
搬送レール９からボンディング済のリードフレームを受
取り、これを収納しておく収納トレーである。また、第
２図において、１１は、加熱ブロック台１２および断熱
材１３を介して、加熱プロ・ンク１０をリードフレーム
１の搬送時には降下せしめ、ワイヤーボンディング時に
は上昇せしめる加熱ブロック上下機構、１５は、加熱ブ
ロック１０内に埋設され、熱電対１４の検出温度に基づ
いて、図示しない温度コントローラによってコントロー
ルされるカートリッジヒータ、２４は、ベレット１９が
加熱ブロック１０上へ供給されてからワイヤーボンディ
ングが完了するまで、ベレット１９を真空吸引しておく
ために、加熱ブロック１０内に穿設された真空用穴（径
φ１〜φ３程度）、１８はリードフレームの搬送時には
上昇し、搬送が終了すると降下して、これを押えるリー
ド押えである。

この装置によって、次にようにしてボンディングは行な
われる。予め、供給トレー６上のリードフレームは、押
込みアーム８によって、搬送レール９上へ送られ、また
、搬送爪１６は、搬送軸１７を介して左へ移動させられ
ているものとする。

まず、図示しないクランプ機構により搬送爪１６が閉じ
、リードフレームを保持する。すると、これと同時に加
熱ブロック１０は加熱ブロック上下機構１１により５ｍ
ｍ程度下降し、またリード押え１８が加熱ブロック上下
機構１１に連動して５腸−程度上昇する。続いて、図示
しない搬送機構により搬送爪１６及びそれに保持されて
いるアイランドなしリードフレーム１が右に１ピッチ移
動する。移動が終了すると同時に、加熱ブロック１０が
上昇し、リード押え１８が下降してリードフレーム１を
固定する。その後、搬送爪１６が開き、左に移動して、
次サイクルに備えて、待機する。

一方、粘着シート２１に貼り付けられたベレット１９は
、図示しないペレット位置決め機構により位置決めされ
る。コレットホルダー２３に取付けられているコレット
は、位置決めされたベレット１つを真空吸着する０次い
で、図示しないベレット供給アーム駆動機構によりベレ
ット供給アーム２２が、回動し、降下して、加熱ブロッ
ク１０上のボンディング位置であるくぼみにベレット１
９を供給する。すると、コレットは吸着を停止し、ベレ
ット供給アーム２２は上昇し１、回動して、次のボンデ
ィング動作を阻害しない位置で、次サイクルのベレット
供給に備えて待機する。コレットがベレットの吸着を停
止すると同時に、ベレット１９はくぼみの中央に設けら
れた真空用穴２４により、真空吸着され、固定される。

続いて、Ｘ。

Ｙステージ２５上のボンディングヘッド手段は、ベレッ
ト１９のパッドとアイランドなしリードフレーム１の内
部接続部５との間をワイヤー２８によりワイヤーボンデ
ィングする。ワイヤーボンディングが終了すると、ボン
ディングアームが、次回のベレット供給を妨害しない位
置に回避し、また、加熱ブロック１０が下降し、リード
押え１８が上昇する。一方、搬送爪１６は、閉じてリー
ドフレーム１を把持し、次いで、これを１ピッチ右へ送
る。このとき、ボンディング済のベレット１９は、リー
ドフレームにワイヤー２８によって吊るされたまま、リ
ードフレームとともに搬送される。

このような動作が順次繰り返えされ、所定個数のベレッ
トがボンディングされたリードフレームは、収納トレー
３０に収納され、その後、樹脂封止工程へ回される。

次に、第３図を参照して、第２実施例について説明する
。この実施例では、加熱ブロック１０のくぼみの周縁が
、ワイヤーループ状に小高くなされ、ここがワイヤ支え
部２９となされている。この実施例によれば、ワイヤの
形状が規制され、短絡が防止できるので、信頼性の向上
が図れる。

第４図は、本発明の第３実施例を示すもので、（ａ）は
その平面図、（ｂ）はそめ断面図である、第４図（ａ）
、（ｂ）において、加熱ブロック１０°のベレット位置
決め部には、ペレット押え爪３１及びペレット押え爪駆
動部３２が収り付けられており、リードフレーム１のリ
ード４を支えるためのブロックカバー３３を有している
。

この加熱ブロックｌＯ°においては、ベレット押え爪３
１がベレット押え爪駆動部３２によりスライドして、ベ
レット１９を位置決め固定する。また、ペレット押え爪
３１の先端が、ワイヤー支え２９の働きをする構造とな
っている。この実施例では、真空吸着用の穴が不用であ
るため、ベレット中央部にパッドのあるベレットや小ベ
レットをボンディングする際の加熱不足がなくなる。

なお、本発明に用いられるボンディング方法は、ＴＣ法
のみならず、通常用いられているボンディング方法のう
ちいずれを採用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ベレットの固着
工程を省略できることから、本発明は、■製造装置、製
造工程が共に簡素化しくダイボンド装置・工程が不要）
、全体として製造装置を安価なものとすることができる
、 ■ペレットクラックが防止できる、 ■ベレット棲着剤が不要となり、かつ、接着剤の不要個
所への付着が防止できる、 等の効果を有するものであり、また、本発明は、ベレッ
トを直接、加熱ブロック上に載置するものであることか
ら、 ■ベレットと加熱ブロックとを密着させることができる
から、熱効率が向上する、 ■ペレットの加熱ムラがなくなるから、ボンディング不
良を減少させることができる、 ■ボンデ仁ング時に、アイランド部に起因する振動の発
生が防止され、安定なボンディングが可能となる、 等の効果を有するものである。

また、本発明によれば、アイランドなしのリードフレー
ムを用いることができるようになるから、リードフレー
ムの設計・製造が容易になり、かつ、リードフレームの
ワイヤボンディング位置での位置決めが容易となり、更
には、アイランド吊りリードと樹脂モールドとの界面か
らの湿気の侵入が防止され、また、吊りリードおよびア
イランド付近での樹脂クラックの発生が防止された半導
体装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の平面図、第２図はその
加熱部分の断面図、第３図は、本発明の第２実施例の加
熱ブロックの断面図、第４図（ａ）、（ｂ）は、本発明
の第３実施例の加熱ブロックの平面図と断面図、第５図
は、アイランドなしリードフレームの平面図である。 １・・・アイランドなしリードフレーム、　５・・・内
部接続部、　６・・・供給トレー、　８・・・押込みア
ーム、　９・・・搬送レール、　１０．１０′・・・加
熱ブロック、　１１・・・加熱ブロック上下機構、　　
１２・・・加熱ブロック台、　　１３・・・断熱材、　
　１６・・・搬送爪、　１７・・・搬送軸、　１８・・
・リード押え、１９・・・ペレット、　　２２・・・ベ
レット供給アーム、２３・・・コレットホルダー、　２
４・・・真空用穴、２５・・・Ｘ−Ｙステージ、　２６
・・・ボンディングヘッド、　２７・・・ボンディング
アーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アイランドなしリードフレームを１ピッチずつ自動送り
   する自動送り機構と、送られてきたアイランドなしリー
   ドフレームをボンディング位置に固定するリードフレー
   ム固定機構と、半導体素子をその供給位置から前記ボン
   ディング位置へ搬送する半導体素子搬送機構と、前記ボ
   ンディング位置にあつて、直接半導体素子を支持・固定
   し、かつ、半導体素子とアイランドなしリードフレーム
   を加熱する固定・加熱機構と、前記ボンディング位置に
   あって、アイランドなしリードフレームの内部接続部と
   半導体素子のパッドとをワイヤーで接続するボンディン
   グ機構とを具備することを特徴とする半導体装置の製造
   装置。