JPH0362539A - インナーリードのボンディング装置 - 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、キャリアフィルムを用いた半導体装置の製造
設備に使用するインナーリードのボンディング装置に関
するものである。

［従来の技術］ 半導体装置は、一般にリードフレームに設けたダイパッ
ドに半導体素子を取付け、半導体素子の外部電極とリー
ドフレームの端子とをそれぞれワイヤで接続し、これを
エポキシ樹脂の如き熱硬化性樹脂でパッケージしたのち
各端子を切断し、製造している。

ところで、最近では電子機器の小形化、薄形化に伴ない
、これに使用する半導体装置も高密度実装するため、薄
くかつ小型の半導体装置の出現が望まれている。このよ
うな要請に答えるべく、ポリイミドフィルムの如きキャ
リアフィルムのデバイスホールに半導体素子を配設し、
この半導体素子の電極とキャリアフィルムのインナーリ
ードとを直接接続し、これに液状の樹脂（例えばエポキ
シ樹脂）からなる封止材を印刷あるいはボッティングし
てパッケージした方式の半導体装置が使用されるように
なった。

第３図はキャリアフィルムを用いた従来の半導体装置を
説明するための平面図、第４図はそのＡ−Ａ拡大断面図
である。図において、１は長さ方向に等間隔に、後述の
半導体素子６，６ａ。

６ｂ、・・・の表面積より大きい面積のデバイスホール
２，２ａ、２ｂ、・・・が設けられた厚さ７５〜１００
−程度のキャリアフィルム（以下単にフィルムという）
である。３はフィルム１に設けられた銅の如き導電率の
高い厚さ１５〜４０−１幅５０〜３０〇−程度の金属箔
からなる多数の導電パターンで、その一部はデバイスホ
ール２内に突出してインナーリード３ａとなっており、
半導体素子６〜６ｂの端子（バンブ）４かに接続される
。５はフィルム１を搬送するためのスプロケット穴であ
る。

第５図は半導体素子６の電極にキャリアフィルム１のイ
ンナーリード３ａをボンディングする従来のボンディン
グ装置の一例を示す模式図、第６図はその要部の拡大図
である。両図において、７はＣ字状の装置本体で、その
下部前方にはヒータを内蔵したボンディング台１３及び
半導体素子６の供給台１５が設けられている。８は装置
本体７の上部前方に設けたガイド７ａに沿って上下に摺
動可能に装着されたボンディングヘッドで、下部にはボ
ンディング台１３と対向してヒータを内蔵したボンディ
ングツール９が取付けられている。２３はボンディング
ヘッド８を圧下するエアーシリンダである。２４は装置
本体７に回転可能に軸止され、モータ２５によりベルト
２６を介して駆動されるカム、２７はほぼ中央部が装置
本体７に回動可能に軸止されたレバーで、一端２８はカ
ム２４の外周に摺接し、他端２９はボンディングヘッド
８の連結部８ａに連結されている。

次に、上記のような構成のボンディング装置の作用を説
明する。供給台１５から移されてボンディング台１３上
に載置された半導体素子６は、位置決めガイド１９．１
９ａにより所定の位置に位置決めされる。一方、テープ
レール３０．３０ａにガイドされ、スプロケットにより
紙面の垂直方向に送られたフィルム１は、そのデバイス
ホール２が半導体素子６上に達した位置で停止し、半導
体素子６に設けた多数の電極４と、各インナーリード３
ａとをそれぞれ整合させる。このとき、半導体素子６は
ボンディング台１３に内蔵したヒータにより加熱される
。

この状態でモータ２５を駆動してカム２４を回動し、こ
れに摺接するレバー２７を介してボンディングヘッド８
を下降させ、各インナーリード３ａに当接させる。つい
で、エアーシリンダ２３により内蔵したヒータにより加
熱されているボンディングツール９を圧下し、各インナ
ーリード３ａを加熱かつ加圧して各バンプ４にそれぞれ
融着させ、接続する。

ボンディングが終ったときは、エアーシリンダ２３によ
るボンディングツール９の加圧を解除すると共に、カム
２４を回動してボンディングヘッド９を上昇させる。つ
いでキャリアフィルム１を１駒移動させると共に、ボン
ディング台１３に次の半導体素子６を載置し、上記と同
様にしてボンディングを行なう。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のようなボンディング装置においては、通常、ボン
ディング台１３上で半導体素子６を２００℃程度に加熱
し、これを加熱されたボンディングツール９により加圧
してボンディングすることが望ましい。しかしながら、
現在の製造工程においては、半導体素子６をボンディン
グ台１３上に載置してからボンディングを行なう迄の時
間はごく短時間（０，５秒〜１．０秒）であるため、第
２図に実線で示すように半導体素子６の温度が設定温度
（例えば２００℃）まで上昇しないうちにボンディング
せざるを得ない。ボンディングツール９は高温（４００
〜５００℃）に加熱されているが、それでも半導体素子
６の表面温度は低下するため、ときとして接続不良を生
じたり、ボンディング強度が不充分であるなどして充分
な信頼性が得られないことがあった。

ボンディング時の半導体素子６の温度を高めるためには
、ボンディング台１３上における加熱時間を長くすれば
よいが、これでは当然のことながら生産性が低下する。

また、半導体素子６をボンディング台１３と高温のボン
ディングツールって急激に加熱するため、パッシベーシ
ョン膜等にクラックが発生することもあった。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、半
導体素子を短時間で設定温度まで加熱し、しかもクラッ
ク等を発生することなくボンディングを行なうことので
きるボンディング装置を得ることを目的としたものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかるインナーリードのボンディング装置は、
ボンディングステージと半導体素子の供給ステージとの
間に、半導体素子の予熱ステージを設けたものである。

［作　用］ 供給ステージの半導体素子は、先ず予熱ステージに送ら
れて設定温度近くまで加熱される。ついで、予熱された
半導体素子はボンディングステージに送られて短時間で
設定温度まで加熱され、その電極とキャリアフィルムの
インナーリードとがボンディングツールにより一括接続
される。

［実施例］ 第１図は本発明実施例の要部を示す斜視図である。図に
おいて、８は機械本体７に上下動可能に支持され、カム
等に駆動されて移動すると共に、エアーシリンダ等に駆
動されて圧下しうるように構成されたボンディングヘッ
ドで、ヒータを内蔵したボンディングツール９を備えて
いる。１０は穴１１を有し、装置本体７に固定されたガ
イド板、１２゜１２ａは装置本体７に回転可能に取付け
られ、キャリアフィルム１をガイド板ＩＯに沿ってガイ
ドするガイドローラである。１３はＸ−Ｙテーブル上に
設けられ、上部にヒータを内蔵したボンディングステー
ジ１４を備えたボンディング台、１５はＸ−Ｙテーブル
上に設けられ、多数の半導体素子６が形成されたウェハ
ー１６を載置する半導体素子６の供給ステージである。

１７はボンディングステージ１４と供給ステージ１５と
の中間において、Ｘ−Ｙテーブル上に設けられた予熱台
で、上部にはヒータを内蔵した予熱ステージ１８及び位
置決めガイド１９．１９ａが設けられている。２１．２
２は上下動可能な回転軸２０に取付けられ、共同して回
動する第１．第２のピックアップヘッドで、両者の先端
部の間隔はボンディングステージ１４と予熱ステージ１
８の中心部の距離、及び予熱ステージ１８と供給ステー
ジ１５の中心部の距離とほぼ等しくなるように設定され
ており、半導体素子６をそれぞれ真空吸着する。

次に、上記のように構成した本発明の詳細な説明する。

なお、実施例では予熱ステージ１８は半導体素子６を１
秒間で１５０℃まで加熱しうる温度に設定し、ボンディ
ングステージ１４はこの半導体素子６を０．５秒間でさ
らに２００℃まで加熱しうる温度に設定した。

先ず、最初は第１のピックアップヘッド２１を供給ステ
ージ１５の上まで回動し、１個の半導体素子６を吸着さ
せる。次いで、第１のピックアップヘッド２１を予熱ス
テージ１８上まで回動させて半導体素子６を位置決めガ
イド１９．１９ａに沿って予熱ステージ１８上に載置す
る。このとき、第２のピックアップヘッド２２は供給ス
テージ１５上に位置している。

所定の時間経過すると（予熱ステージ１８上の半導体素
子６は実施例では１５０℃に加熱されている）、第１の
ピックアップヘッド２１は予熱ステージｌＢ上の半導体
素子６を、また第２のピックアップヘッド２２は供給ス
テージ１５の次の半導体素子６ａをそれぞれ吸着して矢
印ａ方向に回動する。

そして、第１のピックアップヘッド２１は半導体素子６
をボンディングステージ１４上に、また、第２のピック
アップヘッド２２は半導体素子６ａを予熱ステージ１８
上にそれぞれ載置したのち再び矢印す方向に回動し、第
１のピックアップヘッド２１は予熱ステージ１８上に、
第２のピックアップヘッド２２は供給ステージ１５上に
位置する。

所定の時間経過してボンディングステージ１４上の半導
体素子６が設定温度（実施例では２００℃）に加熱され
ると、第５図、第６図の従来例で説明したようにボンデ
ィングツール９が下降してボンディングを行ない、ボン
ディングが終るとボンディングツール９を上昇させ、キ
ャリアフィルム１を１駒前進させる。

一方、第１のピックアップヘッド２１は予熱ステージ１
８上の半導体素子６ａを、また第２のピックアップヘッ
ド２２は供給ヘッド１５の半導体素子６ｂをそれぞれ吸
着し、矢印ａ方向に回動してボンディングステージｔ４
及び予熱ステージ１８上に載置する。

このような動作を繰返して半導体素子を予熱ステージ１
８で予熱したのちボンディングステージ１４に移し、さ
らにボンディングステージ１８で設定温度まで加熱して
順次ボンディングを行なう。この場合、ボンディングス
テージ１４では、第２図に１点鎖線で示すように、半導
体素子６はきわめて短時間で設定温度まで加熱されるの
で、短時間でボンディングを行なうことができ、しかも
ボンディングツール９を高温に加熱する必要もない。

なお、予熱ステージ１８で半導体素子６を予熱しながら
プレアライメントをしておけば、ボンディングステージ
１４で画像認識により半導体素子６とキャリアフィルム
１のインナーリード３ａをアライメントする場合に補正
量を小さくできるので、ボンディング時間を短縮するこ
とができる。

以上、第１図の実施例に基いて本発明を説明したが、本
発明はボンディングステージ１４と供給ステージ１５と
の間に予熱ステージ１７を設けたことを特長とするもの
であるから、例えば供給ステージ１５上にウェハー１６
を配置した例を示したが、トレイ供給方式としてもよく
、また、第１．第２のピックアップヘッド２１．２２そ
の他各部の構造、機能も適宜変更することができる。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明は、インナーリ
ードのボンディング装置において、ボンディングステー
ジと半導体素子の供給ステージとの間に予熱ステージを
設け、この予熱ステージで予熱した半導体素子をボンデ
ィングステージに供給して短時間で設定温度まで加熱し
てボンディングするようにしたので、接続不良や強度不
足を生じることがない。また、半導体素子を急激に加熱
することもないので、パッシベーション膜等にクラック
が発生するおそれもなく、信頼性の高い半導体装置をう
ろことができる。

さらに半導体素子を短時間で加熱できるので、生産性を
向上できる等、実施による効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の斜視図、第２図は半導体素子の
加熱温度と時間との関係を示す線図、第３図はキャリア
フィルムを用いた半導体装置の装置例を示す平面図、第
４図はそのＡ−Ａ拡大断面図、第５図は従来のインナー
リードのボンディング装置の一例の模式図、第６図はそ
の要部の拡大説明図である。 １：キャリアフィルム、２：デバイスホール、３：導電
パターン、３ａ：インナーリード、６：半導体素子、７
：ボンディング装置、８：ボンディングヘッド、９：ボ
ンディングツール、１４：ボンディングステージ、１５
：半導体素子の供給ステージ、１８：予熱ステージ、２
１．２２：第１．第２のピックアップヘッド〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 キャリアフィルムのガイド機構と、ボンディングツール
   を備えたボンディングヘッドと、ヒータを内蔵し半導体
   素子が載置されるボンディングステージと、半導体素子
   の供給ステージと、半導体素子の移送機構等とからなり
   、前記キャリアフィルムのインナーリードと半導体素子
   の電極とを一括接続する装置において、 前記ボンディングステージと半導体素子の供給ステージ
   との間に半導体素子の予熱ステージを設けたことを特徴
   とするインナーリードのボンディング装置。