JPH10199904A - 光学的熱源によるキャリア内のリードフレームの硬化 - Google Patents

光学的熱源によるキャリア内のリードフレームの硬化

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JPH10199904A
JPH10199904A JP9349713A JP34971397A JPH10199904A JP H10199904 A JPH10199904 A JP H10199904A JP 9349713 A JP9349713 A JP 9349713A JP 34971397 A JP34971397 A JP 34971397A JP H10199904 A JPH10199904 A JP H10199904A
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Katherine Gail Heinen
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アマダー ゴンザロ
Leslie E Stark
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ダイをリードフレームに接着するダイ
接着剤の硬化に用いる、処理能力の大きい装置と方法を
提供する。 【解決手段】 キャリア１を受けるキャリア受け部を備
え、各キャリアはリードフレーム片３とダイ接着剤材料
１５と半導体ダイ１３を含む。熱源５を設けてキャリア
受け部に熱エネルギーを放射し、熱源とキャリア受け部
を反射体９で囲んで熱源からキャリア受け部に熱エネル
ギーを反射させる。反射体は冷温気体により冷却され、
気体は加熱される。加熱された気体をキャリア受け部に
流して対流により加熱し、またキャリア受け部から揮発
物をパージする。熱源はタングステンハロゲン電球で、
主として約０．５μから約０．２μの範囲の放射線を与
える。ダイ接着剤材料とリードフレーム片の瞬時温度に
応じて、熱源の強さとプロフィルを制御する。硬化が完
了すると、冷却空気を装置内に注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体デバイス
のリードフレームのダイ接着剤に用いる装置と方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造において、重要な
段階は、ワイヤボンディングを行う前にリードフレーム
などに半導体ダイを接合させる段階である。この機能を
実行するのに用いられている工程の多くは、Ｓ．Ｍ．Ｓ
ｚｅの、ＶＬＳＩ技術(VLSI Technology) 、第２版、５
８６−５８９ページ、１９８８年、に記載されているも
のや、その刊行後に開発された工程である。現在この産
業で用いられている大部分のダイ接着剤硬化工程は、窒
素パージ対流炉内でのスルーバッチ(through batch) 硬
化工程である。この工程は、熱源の応答時間が遅いため
に硬化サイクル時間が長い。また処理中に、脱ガスなど
による揮発物が炉内に残る。
【０００３】急速硬化ダイ接着剤材料が出現した後で開
発された工程では、ヒータブロックと電球を用いる。こ
れは急速硬化工程（ＲＣＰ）と呼ばれる。これらの２つ
の方法とも、エネルギーはリードフレームに直接伝達さ
れ、ユニットの硬化は片毎に（ステーション毎に、一度
に１リードフレーム片だけ）行われる。ヒータブロック
は熱の伝達に伝導を用い、ＲＣＰは主な熱伝達に輻射を
用いて、ダイ接着剤材料を硬化させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＲＣＰ硬化工程
では、電球からターゲットにエネルギーを直接伝達して
リードフレームを個別に硬化させる。この方法は個別に
加熱するので、生産性の高い製造装置を用いたインライ
ン硬化を行うことができない。ＲＣＰではターゲットの
温度応答は非常に速いが、「視線」方式("line of sigh
t" basis) で一度に１リードフレームしか硬化しないの
で、動作が遅い。したがって、ダイ接着剤に用いる従来
の手続きは処理能力が比較的小さいことは明らかであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は従来の方法が
持つ上述の問題を最小にし、従来の方法に比べて処理能
力の大きい、リードフレームのダイ接着剤の硬化方法と
装置を提供する。
【０００６】簡単に述べると、約０．５μから約２．０
μの範囲のエネルギー出力の大部分を与える電球、好ま
しくはタングステンハロゲン電球を熱エネルギー源とし
て用いて、この種のエネルギー源の応答時間の速さを利
用する。この電球は一連番号第０８／２５５，１９７号
に開示されている型のもので、前記出願の内容を引例と
してここに挿入する。電球からのエネルギーは、熱伝導
度の高い材料、好ましくはアルミニウムで形成するキャ
リアに主として向けられる。リードフレームも好ましく
は熱伝導どの高い材料で形成して、キャリアと共に所望
の温度に速く均一に達するようにする。
【０００７】したがってこの装置は、（１）キャリア
に、次いでキャリア内のリードフレーム片に、更に被硬
化材料に伝わる、熱源から放射された熱の伝導と、
（２）キャリア内のリードフレーム片上にある全てのリ
ードフレーム上の被硬化材料を同時に硬化させる、加熱
された気体の熱の対流、を組み合わせて用いる。後で詳
細に説明するように加熱された気体は上述の対流により
加熱を行うが、気体を流す主な目的は、硬化工程から生
じる脱ガスを除去することである。
【０００８】この装置はキャリア受け部を備える。ここ
には１台またはより多くの脱着可能なキャリアを置き、
各キャリアは１個またはより多くのリードフレーム片を
含み、各リードフレーム片は１個または複数の直列に接
続されたリードフレームから成り、１個または複数のリ
ードフレーム片を各キャリア内に重ねる。この複数のキ
ャリアは、重ねるかまたは横に列べて、装置内に同時に
供給することができる。上に述べた型の熱エネルギー
源、好ましくはタングステンハロゲン電球をキャリアの
片側または両側に配置する。電球が供給するエネルギー
はコンピュータ制御のコントローラで制御する。このコ
ントローラは、装置内の温度の所定の関数に応じて被硬
化ダイ接着剤の所定の硬化温度と硬化プロフィルを保つ
ようにする。
【０００９】キャリアと電球を、開口端を持つ反射体で
少なくとも部分的に囲み、気体は反射体内で軸方向にキ
ャリアを通して流す。反射体は、電球から出るエネルギ
ーを反射させてキャリア及びリードフレーム片に向け
る。反射体は内部に気体の、好ましくは空気の通路を備
え、この中に比較的冷たい気体を流して反射体を冷却す
る。気体自身は気体と反射体との熱交換により加熱され
る。加熱された気体はこの通路から出るとき、キャリア
を経てリードフレーム片の上を通って更に加熱すると共
に、ダイ接着剤の硬化やその他の理由で装置から発生す
る揮発物をパージする。
【００１０】キャリアを流れる単位時間当たりの気体の
量を清浄な工程に対して最適化し、またキャリア内の温
度を所定の範囲内に保って、冷やし過ぎないようにす
る。言い換えると、キャリア内の温度を下げ過ぎないよ
うに制御して、最大量の空気をキャリア内に流す。各パ
ラメータ自身は、特定の装置と、用いるダイ接着剤材料
によって決まる。
【００１１】冷たい乾燥空気を反射体の冷却溝に注入
し、溝の出口の空気の空間を経て、ダイ接着剤の硬化工
程段階のリードフレームを含むキャリアの一端に流す。
キャリアの他端に排気マニホールドがあり、排気マニホ
ールドと開口端の間に拡散板を設けてキャリアの開放部
全体を覆う。拡散板の目的は、キャリアの高さ方向の空
気の流れを均一にするためである。
【００１２】空気をキャリアから拡散板を経て排気マニ
ホールドに流し、脱ガスにより生じた揮発物と共に排気
管を経て装置から排出する。このようにして、硬化プロ
フィルが完了するまで加熱を続ける。キャリアの温度を
下げて、制御された所定のプロフィルにしてダイ接着剤
硬化の質を高めまたキャリアの移動を可能にするには、
強制空気対流冷却期間が必要である。次に、リードフレ
ーム片を含むキャリアを後の処理のために装置から取り
出す。キャリア及びリードフレーム片の新しい組につい
てこの手続きを繰り返す。
【００１３】上に述べた工程は処理能力が大きいのでイ
ンライン工程を作ることができ、また独立して設置する
ことができるので、従来の工程に比べて柔軟性が高い。
この工程を用いると、最小限の場所でモジューラ組立を
行うことができる。この装置は閉ループ装置なので、温
度の制御が可能である。キャリアに絶えず空気を流すこ
とにより、窒素パージ対流炉内で行う密封型のバッチ硬
化工程に比べて、より清浄ではないにしても同等の硬化
を行うことができる。またリードフレーム片はキャリア
内に保持し、個別には扱わないので取扱いも簡単にな
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
【実施例】各図に、この発明の熱伝達即ち硬化装置を示
す。この装置はキャリア受け部を備え、この中に脱着可
能なキャリア１を置く（複数のキャリアを互いに重ねて
もよいし、またはキャリアを横に列べてもよい）。キャ
リア１は高い熱伝導度を持つ材料、好ましくはアルミニ
ウムで形成して、その中に１個またはより多くのリード
フレーム片３を重ねる。
【００１５】キャリア１を一対の熱伝導度の比較的低い
キャリア基部支持ナイフエッジ２９の上に置き、ナイフ
エッジ接点３１を持つ一対の熱伝導度の比較的低いキャ
リア側面位置決め器により横方向に保持し、この両者を
基部カバー３３内の基部３０に固定する。基部３０を孤
立熱障壁３５の上に置いて、キャリアを熱的に隔離す
る。またスプリング取付けの熱電対または非接触高温計
３７を基部３０内に設け、装置の外からキャリアの温度
を測定する。頂部カバー２５を蝶番で開閉してキャリア
１の積み／降ろしを行い、硬化工程中は装置を閉じる。
【００１６】半導体ダイ１３を各リードフレーム片３の
各リードフレーム部の上に置き、ダイの下面とリードフ
レーム部の上面の間に、硬化の普通の方法でダイ接着剤
材料１５を置く。タングステンハロゲン電球５の型の熱
エネルギー源をキャリア１の両側に置く。電球５が与え
るエネルギーは、コンピュータ制御の電力コントローラ
７例えばレオスタットにより制御し、電力コントローラ
７は装置内の温度の所定の関数に応じて被硬化ダイ接着
剤の所定の硬化温度と硬化プロフィルを保ち、また硬化
工程が完了すると電球を消す。キャリア１と電球５を、
開口端を持つ反射体９で囲む。反射体９は、電球５から
出るエネルギーを反射させてキャリア及びリードフレー
ム片３に向ける。反射体９は内部に気体の、好ましくは
空気の通路を備え、この中に比較的冷たい気体を流して
反射体を冷却する。気体自身は気体と反射体との熱交換
により加熱される。
【００１７】加熱された気体は通路１１から出ると空気
の空間４０で向きを変えて、キャリア１を経てリードフ
レーム片３の上を通り、ダイ接着剤１５とリードフレー
ム片３を更に加熱すると共に、ダイ接着剤の硬化による
脱ガスやその他の理由で装置から発生する揮発物をパー
ジする。次に、揮発物を含むこの気体を、拡散板１９を
経て端カバー２３内の排気マニホールド２１を通して装
置から排出し、装置を常にパージされた状態に保つ。こ
のようにして加熱を続け、硬化工程が完了すると、リー
ドフレーム片を含むキャリア１を後の処理のために装置
から取り出す。
【００１８】必要であれば随意の強制空気対流冷却期間
を設けてキャリアの温度を下げ、制御された所定のプロ
フィルにしてダイ接着剤硬化の質を高め、またキャリア
の移動を可能にする。このため、硬化工程が完了した後
で、装置の頂部カバー２５内のジェット２７に冷却空気
を注入する。キャリア及びリードフレーム片の新しい組
について、この手続きを繰り返す。
【００１９】この発明について特定の好ましい実施の形
態を参照して説明したが、多くの変更や修正が可能なこ
とは当業者には明らかである。したがって特許請求の範
囲は、このような変更や修正を全て含むよう、従来の方
法の観点から可能な限り広く解釈するものとする。
【００２０】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１） 半導体ダイをリードフレームに接着するダイ接
着剤材料の硬化装置であって、（ａ） キャリア受け部
であって、少なくとも１台のキャリアを受け、各キャリ
アはその中に少なくとも１個のリードフレーム片と、前
記リードフレーム片の上のダイ接着剤材料と、前記ダイ
接着剤材料の上の半導体ダイを含む、キャリア受け部
と、（ｂ） 前記キャリア受け部に熱エネルギーを放射
する熱源と、（ｃ） 前記熱源と前記キャリア受け部を
囲み、前記熱源から前記キャリア受け部に熱エネルギー
を反射させる、反射体と、（ｄ） 加熱された気体を前
記キャリア受け部に流して前記キャリア受け部における
対流による熱源とし、また前記キャリア受け部から揮発
物をパージする、排気装置、を備える、ダイ接着剤材料
の硬化装置。
【００２１】（２） 前記熱源はタングステンハロゲン
電球である、第１項記載のダイ接着剤材料の硬化装置。 （３） 前記熱源は、主として約０．５μから約０．２
μの範囲の放射線を与える、第１項記載のダイ接着剤材
料の硬化装置。 （４） 前記ダイ接着剤材料と前記リードフレーム片の
瞬時温度の関数に応じて、前記熱源の強さとプロフィル
を制御する手段を更に含む、第１項記載のダイ接着剤材
料の硬化装置。
【００２２】（５） 前記ダイ接着剤材料と前記リード
フレーム片の瞬時温度の関数に応じて、前記熱源の強さ
とプロフィルを制御する手段を更に含む、第２項記載の
ダイ接着剤材料の硬化装置。 （６） 前記ダイ接着剤材料と前記リードフレーム片の
瞬時温度の関数に応じて、前記熱源の強さとプロフィル
を制御する手段を更に含む、第３項記載のダイ接着剤材
料の硬化装置。
【００２３】（７） 前記少なくとも１台のキャリアを
前記キャリア受け部に更に含み、各前記キャリアはその
中に少なくとも１個のリードフレーム片と、前記リード
フレーム片の上のダイ接着剤材料と、前記ダイ接着剤材
料の上の半導体ダイを含む、第１項記載のダイ接着剤材
料の硬化装置。 （８） 前記少なくとも１台のキャリアを前記キャリア
受け部に更に含み、各前記キャリアはその中に少なくと
も１個のリードフレーム片と、前記リードフレーム片の
上のダイ接着剤材料と、前記ダイ接着剤材料の上の半導
体ダイを含む、第２項記載のダイ接着剤材料の硬化装
置。
【００２４】（９） 前記少なくとも１台のキャリアを
前記キャリア受け部に更に含み、各前記キャリアはその
中に少なくとも１個のリードフレーム片と、前記リード
フレーム片の上のダイ接着剤材料と、前記ダイ接着剤材
料の上の半導体ダイを含む、第３項記載のダイ接着剤材
料の硬化装置。 （１０） 前記少なくとも１台のキャリアを前記キャリ
ア受け部に更に含み、各前記キャリアはその中に少なく
とも１個のリードフレーム片と、前記リードフレーム片
の上のダイ接着剤材料と、前記ダイ接着剤材料の上の半
導体ダイを含む、第４項記載のダイ接着剤材料の硬化装
置。
【００２５】（１１） 前記少なくとも１台のキャリア
を前記キャリア受け部に更に含み、各前記キャリアはそ
の中に少なくとも１個のリードフレーム片と、前記リー
ドフレーム片の上のダイ接着剤材料と、前記ダイ接着剤
材料の上の半導体ダイを含む、第５項記載のダイ接着剤
材料の硬化装置。 （１２） 前記少なくとも１台のキャリアを前記キャリ
ア受け部に更に含み、各前記キャリアはその中に少なく
とも１個のリードフレーム片と、前記リードフレーム片
の上のダイ接着剤材料と、前記ダイ接着剤材料の上の半
導体ダイを含む、第６項記載のダイ接着剤材料の硬化装
置。
【００２６】（１３） 硬化が完了すると冷却空気を前
記装置内に注入する、第２冷却空気入り口を更に含む、
第１項記載のダイ接着剤材料の硬化装置。 （１４） 硬化が完了すると冷却空気を前記装置内に注
入する、第２冷却空気入り口を更に含む、第１２項記載
のダイ接着剤材料の硬化装置。
【００２７】（１５） 半導体ダイをリードフレームに
接着するダイ接着剤材料の硬化方法であって、（ａ）
キャリア受け部を備えて少なくとも１台のキャリアを受
け、各キャリアはその中に少なくとも１個のリードフレ
ーム片と、前記リードフレーム片の上のダイ接着剤材料
と、前記ダイ接着剤材料の上の半導体ダイを含み、
（ｂ） 前記キャリア受け部に熱エネルギーを放射し、
（ｃ） 前記熱源と前記キャリア受け部を反射体で囲
み、前記熱源から前記キャリア受け部に熱エネルギーを
反射させ、（ｄ） 加熱された気体を前記キャリア受け
部に流して前記キャリア受け部における対流による熱源
とし、また前記キャリア受け部から揮発物をパージす
る、ダイ接着剤材料の硬化方法。
【００２８】（１６） 前記熱源はタングステンハロゲ
ン電球である、第１５項記載のダイ接着剤材料の硬化方
法。 （１７） 前記熱源は、主として約０．５μから約０．
２μの範囲の放射を与える、第１５項記載のダイ接着剤
材料の硬化方法。 （１８） 前記ダイ接着剤材料と前記リードフレーム片
の瞬時温度の関数に応じて、前記熱源の強さとプロフィ
ルを制御するステップを更に含む、第１５項記載のダイ
接着剤材料の硬化方法。
【００２９】（１９） 前記ダイ接着剤材料と前記リー
ドフレーム片の瞬時温度の関数に応じて、前記熱源の強
さとプロフィルを制御するステップを更に含む、第１６
項記載のダイ接着剤材料の硬化方法。 （２０） 前記ダイ接着剤材料と前記リードフレーム片
の瞬時温度の関数に応じて、前記熱源の強さとプロフィ
ルを制御するステップを更に含む、第１７項記載のダイ
接着剤材料の硬化方法。
【００３０】（２１） 硬化が完了すると冷却空気を前
記装置内に注入するステップを更に含む、第１５項記載
のダイ接着剤材料の硬化方法。 （２２） 硬化が完了すると冷却空気を前記装置内に注
入するステップを更に含む、第２０項記載のダイ接着剤
材料の硬化方法。
【００３１】（２３） 半導体ダイをリードフレームに
接着するダイ接着剤材料の硬化装置と方法であって、少
なくとも１台のキャリア１を受けるキャリア受け部を備
え、各キャリアはその中に少なくとも１個のリードフレ
ーム片３と、リードフレーム片の上のダイ接着剤材料１
５と、ダイ接着剤材料の上の半導体ダイ１３を含む。キ
ャリア受け部に熱エネルギーを放射する熱源５を備え
る。熱源とキャリア受け部を反射体９で囲み、熱源から
キャリア受け部に熱エネルギーを反射させる。反射体と
熱を交換する冷温気体源１１により反射体を冷却し、他
方で気体を加熱する。加熱された気体をキャリア受け部
に流してキャリア受け部における対流による熱源とし、
またキャリア受け部から揮発物をパージする。熱源は主
として約０．５μから約０．２μの範囲の放射線を与
え、好ましくはタングステンハロゲン電球である。熱源
は、ダイ接着剤材料とリードフレーム片の瞬時温度の関
数に応じて制御し、熱源の強さとプロフィルを制御す
る。硬化が完了すると、冷却空気を装置内に随意に注入
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の硬化装置の頂部断面図。
【図２】（ａ）は、図１の線２−２に沿う断面図。
（ｂ）は、リードフレームとダイの下のダイ接着剤を含
むキャリアの拡大図。
【符号の説明】
１ キャリア ３ リードフレーム片 ５ 電球 ７ コントローラ ９ 反射体 １３ 半導体ダイ １５ ダイ接着剤材料
フロントページの続き (72)発明者 ゴンザロ アマダー アメリカ合衆国テキサス州ダラス，アザレ ア レーン 5924 (72)発明者 レスリー イー．スターク アメリカ合衆国テキサス州ダラス，アメス ベリー 5657，ナンバー 1705

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ダイをリードフレームに接着する
    ダイ接着剤材料の硬化装置であって、 （ａ） キャリア受け部であって、少なくとも１台のキ
    ャリアを受け、各キャリアはその中に少なくとも１個の
    リードフレーム片と、前記リードフレーム片の上のダイ
    接着剤材料と、前記ダイ接着剤材料の上の半導体ダイを
    含む、キャリア受け部と、 （ｂ） 前記キャリア受け部に熱エネルギーを放射する
    熱源と、 （ｃ） 前記熱源と前記キャリア受け部を囲み、前記熱
    源から前記キャリア受け部に熱エネルギーを反射させ
    る、反射体と、 （ｄ） 加熱された気体を前記キャリア受け部に流して
    前記キャリア受け部における対流による熱源とし、また
    前記キャリア受け部から揮発物をパージする、排気装
    置、を備える、ダイ接着剤材料の硬化装置。
  2. 【請求項２】 半導体ダイをリードフレームに接着する
    ダイ接着剤材料の硬化方法であって、 （ａ） キャリア受け部を備えて少なくとも１台のキャ
    リアを受け、各キャリアはその中に少なくとも１個のリ
    ードフレーム片と、前記リードフレーム片の上のダイ接
    着剤材料と、前記ダイ接着剤材料の上の半導体ダイを含
    み、 （ｂ） 前記キャリア受け部に熱エネルギーを放射し、 （ｃ） 前記熱源と前記キャリア受け部を反射体で囲
    み、前記熱源から前記キャリア受け部に熱エネルギーを
    反射させ、 （ｄ） 加熱された気体を前記キャリア受け部に流して
    前記キャリア受け部における対流による熱源とし、また
    前記キャリア受け部から揮発物をパージする、ダイ接着
    剤材料の硬化方法。
JP9349713A 1996-12-18 1997-12-18 光学的熱源によるキャリア内のリードフレームの硬化 Pending JPH10199904A (ja)

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