JPH087633Y2 - ワイヤボンディング装置の雰囲気構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、半導体素子構造ラインにおいて、ベアカッ
パー材（Bare Copper）よりなるワークにワイヤを圧着
する工程において用いられるベアカッパー用ワイヤボン
ディン装置に関する。

従来の技術 従来、外部引き出し端子を有する半導体においては、
所定数の外部引き出し端子を１組として例えば50組が連
続状に設けられた、ベアカッパー材よりなるリードフレ
ーム、つまりベアカッパーリードフレームに対し、第４
図に示した工程により処理を行っている。

すなわち、第１の工程であるダイボンダ（Die Bonde
r）１においては、ベルトコンベア上に載置されたベア
カッパーリードフレームに対して、半導体としてモール
ドされる電極部分を、約400℃に加熱してクリーニング
を行う。しかる後に、クリーニングされたベアカッパー
リードフレームの電極部分に、熱硬化性樹脂を滴下し該
熱硬化性樹脂を介して所定の外部引き出し端子の電極部
分にチップを固着させる。

そして、次の工程であるキュア（Cure）炉２において
は、前記チップが付着されているベアカッパーリードフ
レームを、硬化炉内にてベルトコンベアで搬送しつつ加
熱（例えば250℃）し、これにより前記熱硬化性樹脂を
硬化させて前記チップを固着させた後、次の工程である
ワイヤボンダ（Wire Bonder）３に移送する。

該ワイヤボンダ３においては、ベアカッパーリードフ
レームを加熱しつつ、前記チップと他の外部引き出し端
子の電極部分とにワイヤ（φ25μAu）の両端部を圧着
し、このワイヤボンダ３が終了した後、モールド成形が
なされる。そしてモールド成形が終了した後、前記ベア
カッパーリードフレームに一体的に設けられている不要
な連接部切除すことにより、モールドがなされた部分毎
に半導体が完成される。

ここで、前記ワイヤボンダ３においては、前述のよう
にベアカッパーリードフレームが加熱されることから、
この加熱に伴う酸化を防止するために、ワイヤボンダ３
はN₂＋H₂からなる雰囲気ガスの中で行われ、該雰囲気中
で前記チップの表面、及び前記外部引き出し端子の電極
部表面が還元される。

したがって、この還元された部分に前記ワイヤが圧着
されることにより、充分なワイヤの固着強度、すなわち
充分なボンディング品質が得られることから、ワイヤボ
ンダ３においてベアカッパーリードフレームに取り込ま
れる前記雰囲気ガスの量により、ボンディング品質が決
定されるものである。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、ワイヤボンダ３においては、その始端
から終端においてベアカッパーリードフレームを加熱す
る温度が異なることから、ベアカッパーリードフレーム
の酸化反応も加熱される温度に応じて始端から終端にお
いて異なる。したがって、従来のように単一の雰囲気を
形成し、該単一の雰囲気中において、雰囲気ガスの供給
量管理を行っていたのでは、ベアカッパーリードフレー
ムの加熱温度との関係において、確実に酸化防止を図る
ことが可能となる適切な雰囲気を形成することはできな
い。無論、単一の雰囲気であっても、常に該雰囲気ガス
の供給量が過剰となるように供給量を管理すれば、ベア
カッパーリードフレームの酸化防止を図ることが可能と
はなるが、しかし、大容積となる単一の雰囲気中におい
て、常に過剰に雰囲気ガスを供給すると、多量に雰囲気
ガスが浪費されてしまい、コスト的な不利が生じてしま
う。

また、前記雰囲気ガスの供給量管理を如何に緻密に行
ったとしても、ワイヤボンダ３が終了した後、加熱状態
でベアカッパーリードフレームが前記雰囲気の外部に搬
送されてしまうことから、この加熱状態において空気中
の酸素と接触することにより、ベアカッパーリードフレ
ームに酸化が生じ、当該半導体素子の品質を低下させる
一因となるものであった。

本考案は、このような従来の課題に鑑みてなされたも
のであり、ワイヤボンダの始端から終端において、適切
な雰囲気を形成することを可能にしたワイヤボンディン
グ装置の雰囲気構造を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本考案にあっては、ワーク
の搬送及び加工を行う経路を複数の領域に区分し、該複
数の領域毎に酸化防止ガスからなる雰囲気ガス供給手段
を設ける一方、前記経路の終端領域に前記ワークに雰囲
気ガスを吹き付けてワークの冷却を行う冷却領域を設け
てある。

また、前記複数の領域は、前記経路の初端領域に設け
られた加熱領域と、該加熱領域のワーク搬送方向に隣接
するプレヒート領域と、該プレヒート領域のワーク搬送
方向に隣接するボンディング領域と、該ボンディング領
域の上部に設けられ、ボンディングヘッドの上下動を許
容する空間に雰囲気ガスによるエアーカーテンを形成す
る上部酸化防止領域と、前記プレヒート領域及びボンデ
ィング領域との下部に亙って設けられた下部酸化防止領
域とであって、前記ボンティング領域のワーク搬送方向
に隣接して前記冷却領域が設けられている。

作用 前記構成において、ワークはその搬送方向に沿って、
前記加熱領域、プレヒート領域、ボンディング領域、冷
却領域の順で搬送され、前記加熱領域、プレヒート領
域、ボンディング領域において、ワークは異なる温度で
加熱される。しかし、前記各領域には、当該領域ごとに
雰囲気ガス供給手段が設けられていることから、該雰囲
気ガスの供給量を管理することにより、各領域毎に適切
な雰囲気が形成され、これにより搬送に伴ってワークが
各領域を通過する過程において確実に還元が完全になさ
れる。

しかも、前記上部酸化防止領域及び下部酸化防止領域
においても、各々雰囲気ガス供給手段が設けられている
ことから、ワークに対して加工を行う際にも、雰囲気を
形成してワークの酸化を防止することが可能となる。

また、前記経路終端部の冷却領域においては、ワーク
に雰囲気ガスを吹き付けられることから、酸化を防止し
つつワークの冷却がなされ、該ワークは冷却された状態
で次の工程に搬送される。したがって、ワイヤボンダが
終了した後において、ワークが空気と接触しても該ワー
クに酸化が生ずるようなことはない。

実施例 以下、本考案の一実施例について図面に従って説明す
る。すなわち第１図に示したように、ワイヤボンダ装置
11には、支持部材12、12上に平行に架設された一対の架
橋部材13a,13bが設けられており、該架橋部材13a,13bの
長尺方向に沿って、加熱領域14、プレヒート領域15、ボ
ンディング領域16、及び冷却領域17が区分されている。
一方の架橋部材13aには、前記各領域14,15,16,17に亙っ
てレール18aが設けられており、他方の架橋部材13bに
は、前記加熱領域14と冷却領域17に夫々レール18b、18c
が設けられている。

前記加熱領域14には、前記レール18aに沿って雰囲気
ガス供給手段たる第１酸化防止配管19が設けられてお
り、該第１雰囲気ガス用配管19には複数の吹出口20・・
・が設けられている。また、前記レール18bにも、複数
の吹出口20・・・が設けられており、該吹き出し口20か
らは図示しない雰囲気ガス用配管から供給される雰囲気
ガスが吹き出されるとともに、さらに加熱領域14には第
２図に示したように第１ヒータ33が設けられてている。

前記プレヒート領域15とボンディング領域16には、こ
の両領域15,16に亙ってヒートコラム21が設けられてお
り、該ヒートコラム21には第２ヒータ34が設けられてい
る。また、ヒートコラム21のプレヒート領域15側とボン
ディング領域16側には、各々吹出口38・・・と吹出口39
・・・が設けられている。前記吹出口38・・・からは、
雰囲気ガス供給手段たる第２雰囲気ガス用配管22より供
給される雰囲気ガスを吹き出され、前記吹出口39・・・
からは第３雰囲気ガス用配管23より供給される雰囲気ガ
スが吹き出されるようになっている。

さらに前記冷却領域17には、前記架橋部材13a,13bに
沿って、一対の第４雰囲気ガス用配管24,24が設けられ
ており、該第４雰囲気ガス用配管24,24にも複数の吹出
口40が設けられている。

前記各領域14,15,16,17の上面は、第３図に示したよ
うに移動用カバー25と、該移動用カバー25の移動範囲を
超える部分に及び固定用カバー28とにより覆われてお
り、該固定用カバー28の加熱領域14端部と、冷却領域17
中央部には送り爪用穴26,27が設けられている。各送り
爪用穴26,27の上部には、図示しない部材に移動可能に
支持された送り爪31,32が設けられており、該送り爪31,
32はベアカッパーリードフレーム６に設けられている係
止孔（図示せず）に係合して、これを搬送方向Ａに移動
させるように構成されている。

前記ベアカッパーリードフレーム６は、所定数の外部
引き出し端子を１組として、例えば50組が一体的に設け
られた構造よりなり、また、前記移動用カバー25は、中
空状であって両端部には、第５雰囲気ガス用配管29と第
６雰囲気ガス用配管30とが設けられており、略中央部に
はボンディング窓口37が設けられている。そして、該ボ
ンディング窓口37において、前記第５雰囲気ガス用配管
29と第６雰囲気ガス用配管30とから雰囲気ガスを吹き出
させることにより、該雰囲気ガスによるエアーカテンか
らなる上部酸化防止領域50が設けられている。

一方、第２図に示したように、前記ヒートコラム21の
下部には、前記支持部材12,12間に下部酸化防止領域35
が隔成されており、一方の支持部材12には、この下部酸
化防止領域35内に雰囲気ガスを供給する第７雰囲気ガス
用配管36が設けられている。

以上の構成にかかる本実施例において、ワイヤボンダ
装置11が作動している状態においては、加熱領域14から
冷却領域17に亙って複数のベアカッパーリードフレーム
５が羅列された状態にあり、該ベアカッパーリードフレ
ーム17は前記送り爪31,32の動作に伴って、所定数の外
部引き出し端子を１組として、例えば10組づつ間欠的に
搬送される。

そして、前記加熱領域14において前記ベアカッパーリ
ードフレーム17は、両側部を前記レール18a,18b上に摺
接させつつ、該レール18a,18bの上面と前記固定用カバ
ー28の下面間を移動し、前記第１のヒータ33の作動に伴
ってレール18bから直接受ける熱により加熱される。ま
たこれと同時に、前記第１雰囲気ガス用配管19とレール
18bとに設けられた吹出口20・・・から吹き出される雰
囲気ガスにより、還元がなされ、これによってベアカッ
パーリードフレーム17は酸化を防止されつつ、所定の温
度まで加熱される。

また、次のプレヒート領域15においては、ベアカッパ
ーリードフレーム６はヒートコラム21上を摺動しつつ、
該ヒートカラム21の上面と前記固定用カバー28の下面間
を移動し、前記第２のヒータ34の作動に伴ってヒートコ
ラム21から直接受ける熱により加熱される。これと同時
に、前記第２雰囲気ガス用配管22から供給さる雰囲気ガ
スがヒートコラム21に設けられた吹出口38から吹き出さ
れ、これによりベアカッパーリードフレーム17は酸化を
防止されつつ、ボンディング温度に近接する温度まで加
熱される。

そして、次のボンディング領域16においては、前記吹
出口39から吹き出される第３雰囲気ガス用配管22の雰囲
気ガス供給量を調整することにより温度管理が行われ、
ベアカッパーリードフレーム６はボンディング温度に維
持される。また、ベアカッパーリードフレーム６の移動
を停止させた状態において、前記ボンディング窓口37内
を上下動するボンディングヘッドにより、前記１組の外
部引き出し端子に対し、ワイヤボンディングを行う。

このとき、前記ボンディング窓口37には、前記ボンデ
ィング窓口37の周部からは、前記第５雰囲気ガス用配管
29と第６雰囲気ガス用配管30から供給された雰囲気ガス
が吹き出されことにより、前記上部酸化防止領域50が設
けられていることから、このようにボンディング窓口37
が設けられていても、前記端子が空気と接触するような
ことはなく、ワイヤボンディング時におけるベアカッパ
ーリードフレーム６の酸化を確実に防止することができ
る。しかも、下部酸化防止領域35においても、第７雰囲
気ガス用配管36から雰囲気ガスの供給がなされて、空気
との接触が遮断されていることから、ベアカッパーリー
ドフレーム６の下面側における酸化も確実に防止されて
いる。

そして、このように当該１組の外部引き出し端子に対
する、ワイヤボンディングが終了した後、前記移動用カ
バー25を移動させて、ボンディング窓口37を次の１組の
外部引き出し端子に合致させ、該ボンディング窓口37を
介して、同様にワイヤボンディングを行う。次に、前記
所定数の外部引き出し端子を１組として10組に対して、
ワイヤボンディングが終了すると、前記送り爪31,32が
作動し、ベアカッパーリードフレーム６を前記10組に相
当する距離だけ搬送方向Ａに移送し、次の10組に対して
ワイヤボンディングがなされる。

そして、このようにしてボンディングが終了したベア
カッパーリードフレーム６は、冷却領域17内に移送さ
れ、該冷却領域17において前記ベアカッパーリードフレ
ーム６は、両側部を前記レール18a,18cに摺接させつ
つ、該レール18a,18cの上面と前記固定用カバー28の下
面間を移動し、第４雰囲気ガス用配管24に設けられた吹
出口40から吹き出される雰囲気ガスにより、酸化を防止
されつつ放熱を促進され冷却される。

したがって、ボンディング領域16から搬出される直前
において加熱されていたベアカッパーリードフレーム６
は、冷却領域17から外部に搬出された際には、大気中の
酸素と接触しても、酸化現象を引き起こすことのない温
度状態となっており、前記ベアカッパーリードフレーム
６は、活性面を保持しつつ次工程、つまり前モールド成
形を行う工程に移送されるのである。

考案の効果 以上説明したように本考案は、ワークの搬送及び加工
を行う経路を複数の領域、具体的には 加熱領域、 プレヒート領域、 ボンディング領域、 冷却領域、 上部酸化防止領域、 下部酸化防止領域、 以上〜の各領域に区分し、ワイヤボンディング装
置の始端から終端に亙って、雰囲気ガスによる空気との
遮断を行うとともに、前記各領域ごとに、雰囲気ガス供
給手段により雰囲気ガスを供給するようにした。したが
って、〜の各領域ごとに雰囲気ガスの供給量を調整
することが可能となり、これにより前記各領域ごとに過
不足のない雰囲気ガスの供給量を維持し、その結果ワイ
ヤボンディング装置の始端から終端まで、ワークの酸化
を確実に防止することができる。

また、前記経路の終端領域に前記ワークに雰囲気ガス
を吹き付けてワークの冷却を行う冷却領域を設けたこと
から、ワークの酸化を防止しつつ冷却を行うことがで
き、該ワークは冷却された状態で次の工程に搬送され
る。したがって、ワイヤボンダー機構から外部に搬出さ
れた際、大気中の酸素と接触しても、ワークに酸化現象
が生ずるようなことはなく、活性面を保持しつつ次工程
に移送することができ、これによって優れた品質精度を
有し、かつ品質精度が一定した半導体素子を製造するこ
とが可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す固定用カバー及び移
動用カバーを除去した状態における平面図、 第２図は、同実施例の側面説明図、 第３図は、同実施例の前記固定用カバー及び移動用カバ
ーを装着した状態の要部平面図、 第４図は半導体製造ラインの要部を一部を示す工程ブロ
ック図である。 １……ワイヤボンダ機構、14……加熱領域、15……プレ
ヒート領域、16……ボンディング領域、17……冷却領
域、18レール、19……第１雰囲気ガス用配管、21……ヒ
ートコラム、22……第２雰囲気ガス用配管、23……第３
雰囲気ガス用配管、24……第４雰囲気ガス用配管、25…
…移動用カバー、28……固定用カバー、29……第５雰囲
気ガス用配管、30……第６雰囲気ガス用配管、33……第
１ヒータ、34……第２ヒータ、35……下部領域、36……
第７雰囲気ガス用配管。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの搬送及び加工を行う経路を複数の
   領域に区分し、該複数の領域毎に雰囲気ガスを供給しワ
   ークの酸化防止用ガス供給手段を設ける一方、前記経路
   の終端領域に前記ワークに雰囲気ガスを吹き付けてワー
   クの冷却を行う冷却領域を設けたことを特徴とするワイ
   ヤボンディング装置の雰囲気構造。
2. 【請求項２】前記複数の領域は、前記経路の初端領域に
   設けられた加熱領域と、該加熱領域のワーク搬送方向に
   隣接するプレヒート領域と、該プレヒート領域のワーク
   搬送方向に隣接するボンディング領域と、該ボンディン
   グ領域の上部に設けられ、ボンディング窓の空間に雰囲
   気ガスによるエアーカーテンを形成する上部酸化防止領
   域と、前記プレヒート領域及びボンディング領域との下
   部に亙って設けられた下部酸化防止領域とであって、前
   記ボンディング領域のワーク搬送方向に隣接して前記冷
   却領域が設けられたことを特徴とする請求項１記載のワ
   イヤボンディング装置の雰囲気構造。