JPH09232342A - ダイボンディング装置 - Google Patents

ダイボンディング装置

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JPH09232342A
JPH09232342A JP8032426A JP3242696A JPH09232342A JP H09232342 A JPH09232342 A JP H09232342A JP 8032426 A JP8032426 A JP 8032426A JP 3242696 A JP3242696 A JP 3242696A JP H09232342 A JPH09232342 A JP H09232342A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置のダイボンディング装置におい
て、２種類の標準構造パッケージとＬＯＣ構造パッケー
ジに対応可能とすることにより、生産調整の自由度を拡
大し、設備投資効率の向上を図る。 【解決手段】 ペレット搭載部５ａにペースト状接着剤
を塗布した後に半導体素子１がダイボンディングされる
第１のリードフレーム５と、ペレット搭載部５ａの絶縁
材５ｂに予め塗布された有機樹脂系接着剤を加熱溶融し
て半導体素子１がボンディングされる第２のリードフレ
ーム５とを共通に取り扱い、半導体素子１が搭載される
ペレット搭載部５ａを避けてリードフレーム５の側縁を
支えてピッチ送りする。水平姿勢で搬送されるリードフ
レーム５の上と下に、ペースト状接着剤によるダイボン
デイング機構と、有機樹脂系接着剤によるダイボンデイ
ング機構とを分離して設置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置、特
に半導体素子（以下、ペレットという）を、リードフレ
ームの上面或いは下面にペースト状接着剤或いは有機樹
脂系接着剤により固着するためのダイボンディング装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の樹脂封止型半導体装置のパッケー
ジ構造は大別して２つに分けられる。一つは、従来から
通常一般的に用いられている標準的構造のものであり、
もう一つは、高集積メモリのような大サイズペレットの
組立パッケージの軽薄短小化実現のため、近年用いられ
ているようになっているＬＯＣ（Ｌｅａｄ Ｏｎ Ｃｈ
ｉｐ）構造のものである。
【０００３】各々のパッケージ構造について、更に詳し
く図を用いて説明する。図５は、前者の標準パッケージ
構造を示す斜視図である。図５において、ペレット１は
アイランド２と呼ばれるペレット搭載部にＡｇペースト
３等のペースト状接着剤を塗布した上に正確に載置さ
れ、その後に加熱処理することにより、Ａｇペースト３
を硬化させてペレット１をアイランド２に完全固着し、
ダイボンディングを行う。更にその後、ペレット１上の
電極とインナーリード５ａとを金属細線４にてワイヤー
ボンディングし、樹脂封止及びアウターリード５ｂの成
形を行い、パッケージを形成する。
【０００４】次に図６を用いて後者のＬＯＣ構造パッケ
ージについて説明する。インナーリード５ａの下面に
は、上下面の両面に有機樹脂系接着剤が塗工された絶縁
テープ７が予め貼付されており、更にその下面より正確
に位置決めされたペレット１を熱圧着し、リードフレー
ムの下面にダイボンディングを行う。
【０００５】その後は、前者の標準構造パッケージと同
様、ワイヤーボンディング樹脂封止及びアウターリード
成形を行い、パッケージを形成する。
【０００６】このように、パッケージ構造及び接着剤の
相違によって上述の通り、ダイボンディング方法が異な
ることにより、それらのダイボンディング装置は各々の
ダイボンディング方法を実現できる全く異なった機構を
有する装置が別々に必要であり、またそれぞれ区別して
使い分ける必要がある。
【０００７】まず前者の標準パッケージに対応したダイ
ボンディング装置の機能部構成と動作について図３を用
いて説明する。まずリードフレーム５は、フィーダーレ
ール１９上に載置し、フィードグリッパー１７にて挟持
して図示する左側から右側へ搬送するが、その搬送途中
において接着剤の塗布と、ダイボンディングを行う。ペ
ースト状接着剤は、シリンジ状の接着剤容器８にて供給
され、接着剤塗出ノズル９にてリードフレーム５上のペ
レット搭載部形状に合わせた形状・サイズ・量にコント
ロールして塗布する。
【０００８】次にウェハステージ１２上のダイシング済
ウェハ１５からペレット１をペレット移載ヘッド１１の
先端に取り付けたコレット１０にて順にピックアップ
し、これを接着剤塗布済ペレット搭載部に載置してダイ
ボンディングを行う。
【０００９】後者のＬＯＣ構造パッケージに対応したダ
イボンディング装置の機能部構成と動作を図４にて説明
する。リードフレーム５は前者同様に、フィーダーレー
ル１９上をフィードグリッパー１７にて挟持し、左から
右へ搬送する。ペレット１は、ペレット移載ヘッド１１
の先端に取り付けたコレット１０にてウェハステージ１
２上のウェハ１５よりピックアップされ、約２００℃に
加熱された圧着ステージ１３上へ載置される。次に、そ
の載置されたペレット１の位置を検出し、位置ズレ量を
補正すると共に、リードフレーム５の下面に相当すると
ころまで、圧着ステージ１３を後方に移動し、それに伴
い圧着ヘッド１４も、上述の圧着ステージ１３と相対す
る位置まで移動し、それらによってリードフレーム５
と、ペレット１とを挟持・加圧することにより熱圧着に
よってダイボンディングがなされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の標準的
なダイボンディング装置は、ペレットとリードフレーム
を挟持・加圧した熱圧着によりダイボンディングを行う
圧着機構を有していないため、ＬＯＣ構造パッケージの
ダイボンディングを行うことはできない。また逆にＬＯ
Ｃ構造パッケージ用のダイボンディング装置は、ペース
ト状接着剤の塗布機構及びリードフレーム上にペレット
を載置するペレット移載ヘッドを有していないため、標
準的なペースト状接着剤によるダイボンディングを行う
ことはできない。したがって、組立パッケージ構造の相
違によって使用するダイボンディング装置を完全に区別
する必要がある。
【００１１】ところが、パッケージ構造別半導体装置の
生産数及び生産比率は、市場動向，世代変化等により変
動するため、お互いのダイボンディング装置について
は、変動生産の中において最大生産時でも処理可能な能
力を確保できる台数のダイボンディング装置の投資が必
要不可欠となっている。そうしたことを前提に、万一、
生産比率が極端に変動し、ある一方の構造パッケージの
生産数量が著しく低下してしまった場合には、それに対
応したダイボンディング装置の生産能力が過剰となり、
設備投資効率が悪化してしまうという問題がある。
【００１２】本発明の目的は、標準構造パッケージ及び
ＬＯＣ構造パッケージのいずれにも対応可能なダイボン
ディング装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るダイボンディング装置は、リードフレ
ーム搬送機構と、接着剤塗布機構と、第１の半導体素子
移載機構と、圧着ステージと、第２の半導体素子移載機
構と、圧着機構とを有し、ダイシングされた半導体ウェ
ハから個々の半導体素子をピックアップし、これをペー
スト状接着剤或いは有機樹脂系接着剤によりリードフレ
ームにダイボンディングするダイボンディング装置であ
って、リードフレームは、ペレット搭載部にペースト状
接着剤を塗布した後に半導体素子がダイボンディングさ
れる第１のリードフレームと、ペレット搭載部の絶縁材
に予め塗布された有機樹脂系接着剤を加熱溶融して半導
体素子がボンディングされる第２のリードフレームとが
あり、リードフレーム搬送機構は、第１のリードフレー
ムと第２のリードフレームとに共通に半導体素子が搭載
されるペレット搭載部を避けてリードフレームの側縁を
支え、該リードフレームをピッチ送りするものであり、
第１のリードフレームは、そのペレット搭載部を上向き
にして搬送され、第２のリードフレームは、そのペレッ
ト搭載部を下向きにして搬送され、接着剤塗布機構は、
ピッチ送りされる第１のリードフレームのペレット搭載
部にペースト状接着剤を塗布するものであり、第１の半
導体素子移載機構は、ウェハーステージ上のダイシング
された半導体素子を個々にピックアップし、これを圧着
ステージ上に移載するものであり、圧着ステージは、移
載された半導体素子のペレット搭載部に対する位置決め
を行う機能と、位置決めされた半導体素子を加熱し、こ
れを下向きのペレット搭載部の真下に送り込んで該ペレ
ット搭載部にあてがう機能とを有するものであり、第２
の半導体素子移載機構は、圧着ステージ上に加熱されず
に位置決めされた半導体素子を上向きのペレット搭載部
上に載置するものであり、圧着機構は、圧着ステージと
の間にリードフレーム及び半導体素子を挟持し、これら
を圧着するものである。
【００１４】また前記リードフレーム搬送機構は、リー
ドフレームの対向する側縁を２本のフィーダーレールで
支え、リードフレームのペレット搭載部を２本のフィー
ダーレール間に臨ませて、該リードフレームを搬送する
ものである。
【００１５】またプリベークチャンバーを有し、プリベ
ークチャンバーは、リードフレーム搬送機構により搬送
される第２のリードフレームを予熱するものである。
【００１６】また前記圧着ステージは、少なくとも２組
有し、２組の圧着ステージを交互に移し替えて並行処理
を行うものである。
【００１７】第１のリードフレームと第２のリードフレ
ームとを共通に取り扱い、半導体素子が搭載されるペレ
ット搭載部を避けてリードフレームの側縁を支え、該リ
ードフレームをピッチ送りする。これによりリードフレ
ームは、そのペレット搭載部が上向きか、下向きかの違
いがあるものの、２本のフィーダレールにより共通な水
平姿勢で搬送されることとなる。したがって、水平姿勢
で搬送されるリードフレームの上と下に、ペースト状接
着剤によるダイボンデイング機構と、有機樹脂系接着剤
によるダイボンデイング機構とを分離して設置すること
が可能となり、２種類のパッケージ構造に対しては、リ
ードフレームのペレット搭載部の向きを変えて搬送させ
るだけで対処することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図により説明す
る。図１及び図２は、本発明の実施形態を示す図であ
る。
【００１９】図において本発明に係るダイボンディング
装置は基本的構成として、リードフレーム搬送機構Ａ
と、接着剤塗布機構Ｂと、第１の半導体素子移載機構Ｃ
と、圧着ステージ１３と、第２の半導体素子移載機構Ｄ
と、圧着機構Ｅとを有し、ダイシングされた半導体ウェ
ハ（以下、ウェハという）１５から個々の半導体素子
（以下、ペレットという）１をピックアップし、これを
ペースト状接着剤或いは有機樹脂系接着剤によりリード
フレーム５の上向き又は下向きのペレット搭載部５ａに
ダイボンディングするようにしたものである。
【００２０】リードフレーム５は、ペレット搭載部５ａ
にペースト状接着剤を塗布した後に半導体素子がダイボ
ンディングされる第１のリードフレーム５と、ペレット
搭載部５ａに貼付された絶縁材（絶縁テープ）５ｂに予
め塗布された有機樹脂系接着剤を加熱溶融して半導体素
子がダイボンディングされる第２のリードフレーム５と
がある。
【００２１】リードフレーム搬送機構Ａは、第１のリー
ドフレーム５と第２のリードフレーム５とに共通にペレ
ット搭載部５ａを避けてリードフレーム５の側縁を支
え、リードフレーム５をピッチ送りするものであり、第
１のリードフレーム５は、そのペレット搭載部５ａを上
向きにして搬送され、第２のリードフレーム５は、その
ペレット搭載部５ａを下向きにして搬送される。
【００２２】また接着剤塗布機構Ｂは、ピッチ送りされ
る第１のリードフレーム５のペレット搭載部５ａにペー
スト状接着剤を塗布するものであり、第１の半導体素子
移載機構Ｃは、ウェハーステージ１２上のダイシングさ
れたウエハ１５からペレット１を個々に第１のコレット
１０ａによりピックアップし、これを圧着ステージ１３
上に移載するものである。
【００２３】圧着ステージ１３は、移載されたペレット
１のペレット搭載部５ａに対する位置決めを行う機能
と、位置決めされたペレット１を加熱し、これを下向き
のペレット搭載部５ａの真下に送り込んでペレット搭載
部５ａにあてがう機能とを有するものである。
【００２４】第２の半導体素子移載機構Ｄは、圧着ステ
ージ１３上に加熱されずに位置決めされたペレット１を
上向きのペレット搭載部５ａ上に載置するものである。
【００２５】圧着機構Ｅは、圧着ステージ１３との間に
リードフレーム５及びペレット１を挟持し、これらを圧
着するものである。
【００２６】次に本発明の具体例を図１，図２を用いて
説明する。 （実施形態１）図１は、本発明の実施形態１を示す図で
ある。
【００２７】図１においてリードフレーム搬送機構Ａ
は、２本のフィーダーレール１９，１９によりリードフ
レーム５の対向する側縁を支え、リードフレーム５のペ
レット搭載部５ａを２本のフィーダーレール１９，１９
間に臨ませ、リードフレーム５の側縁をフィードグリッ
パー１７で挾み付け、フィードグリッパー１７をモータ
ー１６とねじ棒１６ａとの組合せにより、図中左から右
方向に搬送するようになっている。
【００２８】リードフレーム搬送機構Ａによるリードフ
レーム５の搬送方向に沿っては、接着剤塗布機構Ｂとし
ての接着剤容器８及び接着剤塗出ノズル９と、第１の半
導体素子移載機構としての第１のペレット移載ヘッド１
１ａと、圧着ステージ１３と、第２の半導体素子移載機
構Ｄとしての第２のペレット移載ヘッド１１ｂと、圧着
機構Ｅとしての圧着ヘッド１４とがこの順に設けられて
いる。
【００２９】接着剤容器８には、ペースト状接着剤が充
填してあり、ノズル９を通してリードフレーム５の上向
きのペレット搭載部５ａに滴下塗布するようになってい
る。
【００３０】また第１のペレット移載ヘッド１１ａは、
ウェハーステージ１２上のウェハ１５中からペレット１
を第１のコレット１０ａにより個々に吸着し、これを圧
着ステージ１３上に移載するようになっている。
【００３１】圧着ステージ１３は、第１のペレット移載
ヘッド１１ａによりペレット１が搬入される位置と、リ
ードフレーム５の真下位置とを往復動し、ペレット１の
ペレット搭載部５ａに対する位置決めを行う機能と、位
置決めされたペレット１を加熱し、これを下向きのペレ
ット搭載部５ａの真下に送り込んでペレット搭載部５ａ
にあてがうようになっている。ペレット１に位置決めに
は、ペレット１の姿勢を画像で取り込んで処理して行な
う汎用の技術が用いられている。
【００３２】圧着ヘッド１４は、圧着ステージ１３との
間にリードフレーム５及びペレット１を挟持し、これら
を圧着するものである。
【００３３】本実施形態では、リードフレーム５をフィ
ーダーレール１９上に支えてフィードグリッパー１７に
より図示する左から右へ搬送する。そして、標準構造パ
ッケージに対応する場合は、まずリードフレーム５のペ
レット搭載部５ａを上向きにして、そのペレット搭載部
５ａを接着剤塗出ノズル９の真下に搬送し、接着剤塗出
ノズル９からペースト状接着剤をリードフレーム５のペ
レット搭載部５ａに塗布する。一方、ペレット１は、ウ
ェハ１５の中より第１のコレット１０ａが取り付けられ
た第１のペレット移載ヘッド１１ａにより圧着ステージ
１３上へと一旦載置する。次に、その載置されたペレッ
ト１を第２のコレット１０ｂが取り付けられた第２のペ
レット移載ヘッド１１ｂによりピックアップし、前記接
着剤が塗布されたリードフレーム５のペレット搭載部５
ａ上に載置し、仮接着する。
【００３４】またＬＯＣ構造パッケージに対応する場合
には、まずリードフレーム５のペレット搭載部５ａを下
向きにして搬送する。この場合、リードフレーム５は、
そのペレット搭載部５ａに貼付された絶縁材（絶縁テー
プ）５ｂに予め有機樹脂系接着剤が塗布されており、そ
の有機樹脂系接着剤を加熱溶融してペレット１をペレッ
ト搭載部５ａにダイボンディングされるようになってい
る。
【００３５】リードフレーム５の搬送に伴って、前述し
た同様にペレット１をウェハ１５の中より第１のコレッ
ト１０ａが取り付けられた第１のペレット移載ヘッド１
１ｂにより約２００℃に加熱した圧着ステージ１３上に
一旦載置する。。次に、圧着ステージ１３は、その載置
されたペレット１の位置を検出し、得られた位置ズレ量
に基いて、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動してペレット１の位置
を補正し、これをリードフレーム５のペレット搭載部５
ａの真下に移動する。一方、圧着ヘッド１４も同時に圧
着ステージ１３と相対する位置まで移動し、上下からリ
ードフレーム５とペレット１とを約１〜１．５ｋｇの荷
重にて約１秒間、挟持，加圧することにより、リードフ
レーム５のペレット搭載部５ａに貼付された絶縁テープ
５ｂの有機樹脂系接着剤を溶解させて、ペレット１をリ
ードフレーム５のペレット搭載部５ａに付着し、ダイボ
ンディングを行なう。
【００３６】（実施形態２）次に図２を参照して本発明
の実施形態２を説明する。本実施形態では、リードフレ
ーム５のフィーダーレール１９の先頭にプリベークチャ
ンバー１８を設けたことが特徴である。これはＬＯＣ構
造パッケージ対応時に、リードフレーム５を予熱し、接
着剤の除湿を行うのに用いられるものである。
【００３７】ＬＯＣ構造のペレット１をボンディングす
る際に用いられる有機樹脂系接着剤は、その種類及び特
性等によっては、上述のような除湿を実施せずに急激に
加熱すると、接着剤層の内部に気泡が発生し、パッケー
ジの品質を低下させるという問題を有するものが一部に
ある。したがって上述したプリベークチャンバー１８を
備えることにより、ＬＯＣ構造パッケージ対応につい
て、より高い汎用性が得られる。
【００３８】また、もう一つの特徴として圧着ステージ
として、第１の圧着ステージ１３ａと第２の圧着ステー
ジ１３ｂの２組を有している。そして奥側の第２の圧着
ステージ１３ｂと圧着ヘッド１４とによってダイボンデ
ィングを行う間に、もう一方の手前側の第１の圧着ステ
ージ１３ａ上でペレット１の位置決めを並行して行う。
そして、奥側の第２の圧着ステージ１３ｂのボンディン
グを終えた後、両方の圧着ステージ同士の位置を逆転さ
せ、同時に、リードフレーム５をピッチ搬送し、同様の
動作を繰り返す。このように、２つの圧着ステージを交
互に移し替えながら並行処理することにより、ダイボン
ディングサイクルタイムの短縮化が図られ、生産性が向
上するといった利点がある。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ペースト
状接着剤によるダイボンディングでも或いは有機樹脂系
接着剤によるダイボンディングでも、どちらでも可能で
あるため、標準構造パッケージと、ＬＯＣ構造パッケー
ジとの両方に容易に対応可能することができる。
【００４０】第１のリードフレームと第２のリードフレ
ームとを共通に取り扱い、半導体素子が搭載されるペレ
ット搭載部を避けてリードフレームの側縁を支え、該リ
ードフレームをピッチ送りする。これによりリードフレ
ームは、そのペレット搭載部が上向きか、下向きかの違
いがあるものの、２本のフィーダレールにより共通な水
平姿勢で搬送されることとなる。したがって、水平姿勢
で搬送されるリードフレームの上と下に、ペースト状接
着剤によるダイボンデイング機構と、有機樹脂系接着剤
によるダイボンデイング機構とを分離して設置すること
が可能となり、２種類のパッケージ構造に対しては、リ
ードフレームのペレット搭載部の向きを変えて搬送させ
るだけで対処することができる。
【００４１】したがって本発明によれば、標準構造のパ
ッケージとＬＯＣ構造のパッケージとの製品生産比率が
大きく変動したとしても、容易にどちらのパッケージに
も対応することができ、総合的に装置の使用効率を高め
ることができ、また装置導入台数，装置設置フロアー等
を必要最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のダイボンディング装置の
機能部斜視図である。
【図２】本発明の実施形態２のダイボンディング装置の
機能部斜視図である。
【図３】従来の標準構造パッケージ対応ダイボンディン
グ装置の機能部斜視図である。
【図４】従来のＬＯＣ構造パッケージ対応ダイボンディ
ング装置の機能部斜視図である。
【図５】標準構造パッケージの斜視図である。
【図６】ＬＯＣ構造パッケージの斜視図である。
【符号の説明】
１ ペレット ２ アイランド ３ Ａｇペースト ４ 金属細線 ５ リードフレーム ５ａ インナーリード ５ｂ アウターリード ６ 封止樹脂 ８ 接着剤容器 ９ 接着剤塗出ノズル １０ コレット １０ａ 第１のコレット １０ｂ 第２のコレット １１ ペレット移載ヘッド １１ａ 第１のペレット移載ヘッド １１ｂ 第２のペレット移載ヘッド １２ ウェハステージ １３ 圧着ステージ １３ａ 第１の圧着ステージ １３ｂ 第２の圧着ステージ １４ 圧着ヘッド １５ ウェハ １６ モータ １７ フィードグリッパー １８ プリベークチャンバー １９ フィーダーレール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リードフレーム搬送機構と、接着剤塗布
    機構と、第１の半導体素子移載機構と、圧着ステージ
    と、第２の半導体素子移載機構と、圧着機構とを有し、
    ダイシングされた半導体ウェハから個々の半導体素子を
    ピックアップし、これをペースト状接着剤或いは有機樹
    脂系接着剤によりリードフレームにダイボンディングす
    るダイボンディング装置であって、 リードフレームは、ペレット搭載部にペースト状接着剤
    を塗布した後に半導体素子がダイボンディングされる第
    １のリードフレームと、ペレット搭載部の絶縁材に予め
    塗布された有機樹脂系接着剤を加熱溶融して半導体素子
    がダイボンディングされる第２のリードフレームとがあ
    り、 リードフレーム搬送機構は、第１のリードフレームと第
    ２のリードフレームとに共通に半導体素子が搭載される
    ペレット搭載部を避けてリードフレームの側縁を支え、
    該リードフレームをピッチ送りするものであり、 第１のリードフレームは、そのペレット搭載部を上向き
    にして搬送され、第２のリードフレームは、そのペレッ
    ト搭載部を下向きにして搬送され、 接着剤塗布機構は、ピッチ送りされる第１のリードフレ
    ームのペレット搭載部にペースト状接着剤を塗布するも
    のであり、 第１の半導体素子移載機構は、ウェハーステージ上のダ
    イシングされた半導体素子を個々にピックアップし、こ
    れを圧着ステージ上に移載するものであり、 圧着ステージは、移載された半導体素子のペレット搭載
    部に対する位置決めを行う機能と、位置決めされた半導
    体素子を加熱し、これを下向きのペレット搭載部の真下
    に送り込んで該ペレット搭載部にあてがう機能とを有す
    るものであり、 第２の半導体素子移載機構は、圧着ステージ上に加熱さ
    れずに位置決めされた半導体素子を上向きのペレット搭
    載部上に載置するものであり、 圧着機構は、圧着ステージとの間にリードフレーム及び
    半導体素子を挟持し、これらを圧着するものであること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記リードフレーム搬送機構は、リード
    フレームの対向する側縁を２本のフィーダーレールで支
    え、リードフレームのペレット搭載部を２本のフィーダ
    ーレール間に臨ませて、該リードフレームを搬送するも
    のであることを特徴とする請求項１に記載のダイボンデ
    ィング装置。
  3. 【請求項３】 プリベークチャンバーを有し、 プリベークチャンバーは、リードフレーム搬送機構によ
    り搬送される第２のリードフレームを予熱するものであ
    ることを特徴とする請求項１に記載のダイボンディング
    装置。
  4. 【請求項４】 前記圧着ステージは、少なくとも２組有
    し、 ２組の圧着ステージを交互に移し替えて並行処理を行う
    ものであることを特徴とする請求項１に記載のダイボン
    ディング装置。
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