JPH11163001A - 半導体デバイスの製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイボンディング部１３の休みをなくし、構
造の簡素化ならびにコストダウンを図ることができる半
導体デバイスの製造方法およびその製造装置を得る。 【解決手段】 リードフレーム４１のダイパッドに接合
材料を塗布するノズル２５と、ウエハ３５上の半導体チ
ップ３７の位置ならびにリードフレーム４１の位置を検
出する多目的認識用カメラ２８と、半導体チップ３７の
ダイボンディングを行うコレット２９と、ノズル２５と
多目的認識用カメラ２８とコレット２９とを取付けた水
平方向に移動可能な平面動作テーブル２１，２３とを備
えたものである。

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、ダイボンディン
グ，ワイヤボンディング，封止を連続して行う半導体デ
バイスの製造方法およびその製造装置に関するもので、
特にそのうちのダイボンディング部に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】まず、図３を用いて、リードフレーム４
１について説明する。図３はリードフレーム４１の斜視
図を示しており、４２は中央部にあるダイパッド、４３
は四方向に出たリードである。リードフレーム４１は、
ダイパッド４２とその周囲のリード４３を基本単位Ｐと
して、これが多数連続して形成されている。

【０００３】次に図４を用いて、ダイボンディング，ワ
イヤボンディング，封止の三つの工程を連続して行う半
導体デバイスの製造装置の構成について説明する。図４
は、従来のダイボンディング，ワイヤボンディング，封
止を行う複合機５１の正面図を示している。図４におい
て、５２は供給リールであり、複合機５１に供給するリ
ードフレーム４１をフープ状に巻回している。５３はダ
イボンディング部、５４はワイヤボンディング部、５５
は封止部である。５６は巻取リールであり、封止の工程
まで終了したリードフレーム４１を巻取る。５７はダイ
ボンディング部５３に設けられた第１ヒータ、５８はワ
イヤボンディング部５４に設けられた第２ヒータであ
る。５９，６０，６１はそれぞれ第１搬送機構，第２搬
送機構，第３搬送機構であり、各工程でリードフレーム
４１を上下から把持して送る。６２，６３はそれぞれ第
１バッファ，第２バッファであり、それぞれ第１搬送機
構５９と第２搬送機構６０、第２搬送機構６０と第３搬
送機構６１との間で発生する送り量の差をリードフレー
ム４１がたるむことで吸収できるようにしたものであ
る。第１バッファ６２，第２バッファ６３のたるみ量は
センサ（図示せず）が検出している。

【０００４】次に図５を用いて、従来の複合機５１のダ
イボンディング部５３の構成の詳細について説明する。
図５は従来のダイボンディング部５３の斜視図を示して
いる。図５において、６４はノズルであり、半導体チッ
プ用の接合材料の一種である銀ペーストが中に入ったシ
リンジ６５の先端に付いており、その吐出を制御するデ
ィスペンサ（図示せず）につながっていて、エアシリン
ダ等を駆動源として上下動する。６６は複合機５１に固
定されたリードフレーム認識用カメラである。６７はウ
エハであり、シート６８に貼付けられて移動回転テーブ
ル（図示せず）に載っている。ウエハ６７はこの時点で
はダイシングされており、半導体チップ６９を１個毎に
取扱うことができる。７０はチップ認識用カメラであ
り、複合機５１に固定されている。７１はコレットであ
り、モータ等を駆動源として左右，前後，上下の３方向
に動作する。このコレット７１は、半導体チップ６９の
取上げ位置と押付け位置を往復するものであり、左右方
向にはわずかに動くだけである。

【０００５】次に、複合機５１の動作について説明す
る。まず、リードフレーム４１を巻回した供給リール５
２を複合機５１に取付ける。供給リール５２からリード
フレーム４１を引出して行き、端部を最初は空の巻取リ
ール５６に留める。このように複合機５１にリードフレ
ーム４１をセットしてから動作させる。最初に、ダイボ
ンディング部５３の動作について説明する。ダイボンデ
ィング部５３では、まずノズル６４を下降させて銀ペー
ストのダイパッド４２への塗布を行う。次に、リードフ
レーム認識用カメラ６６がリードフレーム４１の位置を
検出する。また、チップ認識用カメラ７０が半導体チッ
プ６９の位置を検出し、その情報によりコレット７１が
半導体チップ６９を取上げて、リードフレーム認識用カ
メラ６６の下側にある銀ペーストの塗布されたダイパッ
ド４２に押付ける。半導体チップ６９は、リードフレー
ム認識用カメラ６６とチップ認識用カメラ７０の働きに
より、リードフレーム４１の所定の位置に精度良く接合
されることになる。さらに、第１ヒータ５７が半導体チ
ップ６９とダイパッド４２との接合に使用した銀ペース
トを加熱して硬化させる。ダイボンディング部５３で
は、ダイボンディングの１サイクル毎に第１搬送機構５
９がリードフレーム４１を基本単位ピッチ分送るととも
に、半導体チップ６９を同じ位置で取上げることができ
るように、次に取上げる半導体チップ６９がチップ認識
用カメラ７０の真下に位置するようウエハ６７の載った
移動回転テーブル（図示せず）を動かす。そして上述の
動作を繰返す。第１搬送機構５９がリードフレーム４１
を送ることにより、供給リール５２からはリードフレー
ム４１が引出され、ダイボンディング部５３とワイヤボ
ンディング部５４との間の第１バッファ６２ではその分
たるみ量が増える。このとき第１バッファ６２のたるみ
量が多過ぎることになるのであれば、第１搬送機構５９
はたるみ量が適切になるまで動作待ちとなる。

【０００６】次に、ワイヤボンディング部５４の動作に
ついて説明する。ワイヤボンディング部５４では、第２
ヒータ５８が、ダイボンディングの行われたリードフレ
ーム４１をワイヤボンディングのために適した温度に加
熱する。そしてボンディングヘッド（図示せず）を動作
させて半導体チップ６９上の電極パッドとリード４３間
を金線を用いてつなぐ。このワイヤボンディングはリー
ド４３の本数分、例えば６４本分を行う。ワイヤボンデ
ィング部５４では、ワイヤボンディングの１サイクル毎
に第２搬送機構６０がリードフレーム４１を基本単位ピ
ッチ分送る。そして上述の動作を繰返す。第２搬送機構
６０がリードフレーム４１を送ることにより、リードフ
レーム４１のたるみ量は第１バッファ６２で減り、第２
バッファ６３では増える。このとき、第１バッファ６２
のたるみがなくなってリードフレーム４１を無理に引張
ることになったり、第２バッファ６３のたるみ量が多過
ぎることになるのであれば、第２搬送機構６０は第１バ
ッファ６２，第２バッファ６３のたるみ量が適切になる
まで動作待ちとなる。

【０００７】さらに、封止部５５の動作について説明す
る。封止部５５では、ワイヤボンディングの行われたリ
ードフレーム４１を成形金型（図示せず）で挟込み、樹
脂を注入して半導体チップ６９の載ったダイパッド４２
を上下から樹脂で覆う。この封止はまとまった個数、例
えば８個を同時に行う。封止部５５では、封止の１サイ
クル毎に第３搬送機構６１がリードフレーム４１を封止
個数分送る。そして上述の動作を繰返す。第３搬送機構
６１がリードフレーム４１を送ることにより、リードフ
レーム４１のたるみ量は第２バッファ６３で減り、また
送りに同期して巻取リール５６は巻取りを行う。このと
き第２バッファ６３のたるみがなくなってリードフレー
ム４１を無理に引張ることになるのであれば、第３搬送
機構６１は第２バッファ６３のたるみ量が適切になるま
で動作待ちとなる。

【０００８】なお、この従来例ではリードフレーム４１
の搬送機構５９，６０，６１をダイボンディング，ワイ
ヤボンディング，封止の工程毎に設けたが、ダイボンデ
ィング，ワイヤボンディングは一つにすることもでき
る。これはダイボンディング，ワイヤボンディングは、
共に１個毎に行うためである。これに対して、封止はま
とまった個数毎に行うために、別の搬送機構としなけれ
ばならない。この送り量が違うことや送るタイミングが
違うことにより工程間でリードフレーム４１のバッファ
が必要となっている。また、所要時間に関して言えば、
例えばダイボンディングが１個当たり２秒、ワイヤボン
ディングが１個当たり１０秒、封止が８個当たり８０秒
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成では、第１搬送機構５９，第２搬送機構６０は
それぞれダイボンディング，ワイヤボンディングの１サ
イクル毎にリードフレーム４１を基本単位ピッチ分送る
が、１サイクルの時間がワイヤボンディングはダイボン
ディングの数倍であるというはなはだしいアンバランス
のために第１搬送機構５９は動作待ちとなることが多
く、第１搬送機構５９がリードフレーム４１を送らない
ためにダイボンディング部５３が休んでしまう問題があ
った。これはダイボンディングはそれほど高速で行わな
う必要がないのにもかかわらず、ダイボンディング部５
３が過剰な処理能力を持っているということであり、そ
のため構造が複雑で高価になるという問題があった。

【００１０】この発明は上記問題を解決するもので、ダ
イボンディング部の休みをなくし、構造の簡素化ならび
にコストダウンを図ることができる半導体デバイスの製
造方法およびその製造装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体デ
バイスの製造方法は、ノズルと多目的認識用カメラとコ
レットとを水平方向に移動可能な平面動作テーブルに取
付け、リードフレームのダイパッドにノズルにて接合材
料を塗布し、ウエハ上の半導体チップの位置ならびにリ
ードフレームの位置を多目的認識用カメラにて検出し、
この多目的認識用カメラによる検出値に基づいてコレッ
トにて半導体チップのダイボンディングを行うことを特
徴とするものである。

【００１２】請求項２記載の半導体デバイスの製造装置
は、リードフレームのダイパッドに接合材料を塗布する
ノズルと、ウエハ上の半導体チップの位置ならびにリー
ドフレームの位置を検出する多目的認識用カメラと、半
導体チップのダイボンディングを行うコレットと、ノズ
ルと多目的認識用カメラとコレットとを取付けた水平方
向に移動可能な平面動作テーブルとを備えたものであ
る。

【００１３】この発明の半導体デバイスの製造方法およ
びその製造装置によると、ノズルと多目的認識用カメラ
とコレットの平面駆動機構が共通となり、かつ１個の多
目的認識用カメラでウエハ上の半導体チップの位置とリ
ードフレームの位置の認識ができるようになり、ダイボ
ンディング部の処理能力を問題が生じない程度に低下さ
せることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態について
図１ないし図３を用いて説明する。まず、図１を参照し
て、ダイボンディング，ワイヤボンディング，封止の三
つの工程を連続して行う半導体デバイスの製造装置の構
成について説明する。図１は、ダイボンディング，ワイ
ヤボンディング，封止を行う複合機１１の正面図を示し
ている。図１において、１２は供給リール、１３はダイ
ボンディング部、１４はワイヤボンディング部、１５は
封止部、１６は巻取リールである。１７は結合ヒータで
あり、左側が銀ペーストの硬化に適した温度、右側がワ
イヤボンディングに適した温度にできるよう二つのヒー
タ部品を結合したものであり、ダイボンディング部１３
とワイヤボンディング部１４にまたがって設けられてい
る。１８は前搬送機構、１９は後搬送機構である。２０
はバッファであり、前搬送機構１８と後搬送機構１９と
の間で発生する送り量の差をリードフレーム４１がたる
むことで吸収できるようにしたものである。バッファ２
０のたるみ量はセンサ（図示せず）が検出している。こ
の複合機１１では、従来例のものからダイボンディング
部１３の構成を変更するとともにダイボンディング部１
３とワイヤボンディング部１４の間のバッファをなくし
ている。

【００１５】このダイボンディング部１３の構成の詳細
について説明する。図２は、ダイボンディング部１３の
斜視図である。図２において、２１はＸテーブルであ
り、モータ２２によりＸ軸方向（左右）に動く。２３は
Ｙテーブルであり、Ｘテーブル２１に載っており、モー
タ２４によりＹ軸方向（前後）に動く。これらＸテーブ
ル２１およびＹテーブル２３にて平面動作テーブルを構
成している。２５はノズルであり、銀ペーストが中に入
ったシリンジ２６の先端に付いており、その吐出を制御
するディスペンサ（図示せず）につながっており、高圧
エアによりＺ軸方向（上下）に動くエアテーブル２７を
介してＹテーブル２３に取付けられている。２８は多目
的認識用カメラであり、直接Ｙテーブル２３に取付けら
れている。３５はウエハであり、シート３６に貼付けら
れて移動回転テーブル（図示せず）に載っている。ウエ
ハ３５はこの時点ではダイシングされており、半導体チ
ップ３７を１個毎に取扱うことができる。多目的認識用
カメラ２８は、リードフレーム４１の認識もできるし、
半導体チップ３７の認識もできる。２９はコレットであ
り、モータ３０によりＺ軸方向に動くＺテーブル３１を
介してＹテーブル２３に取付けられている。つまり、ノ
ズル２５，多目的認識用カメラ２８，コレット２９は、
Ｘ軸方向とＹ軸方向には同一の駆動源により広い範囲を
動くことができる構成となっている。シート３６に貼付
けられたウエハ３５は、ここでは不動であるとする。

【００１６】このように構成された複合機１１の動作に
ついて説明する。まず、リードフレーム４１を巻回した
供給リール１２を複合機１１に取付ける。供給リール１
２からリードフレーム４１を引出して行き、端部を最初
は空の巻取リール１６に留める。このように複合機１１
にリードフレーム４１をセットしてから動作させる。ダ
イボンディング部１３ではＸテーブル２１、Ｙテーブル
２３を動作させて、ノズル２５をダイパッド４２の上部
に位置させる。銀ペーストの塗布はそれほど位置精度を
必要としないので、このときには多目的認識用カメラ２
８による認識は行わず、ノズル２５を設計の理論位置へ
移動させているだけである。その位置でエアテーブル２
７を動作させてノズル２５を下降させて銀ペーストのダ
イパッド４２への塗布を行う。次に、Ｘテーブル２１，
Ｙテーブル２３を動作させて、多目的認識用カメラ２８
を半導体チップ３７の上部に位置させて、半導体チップ
３７の位置を検出する。その情報により、コレット２９
を半導体チップ３７の上部に位置させて、Ｚテーブル３
１によりコレット２９を下降させて半導体チップ３７を
取上げる。次に多目的認識用カメラ２８をリードフレー
ム４１の上部に位置させて、リードフレーム４１の位置
を検出する。その情報によりコレット２９をダイパッド
４２の上部に位置させて、Ｚテーブル３１によりコレッ
ト２９を下降させて半導体チップ３７をダイパッド４２
に押付ける。このように、ノズル２５，多目的認識用カ
メラ２８，コレット２９のＸ軸方向とＹ軸方向の駆動源
を同一とすることで、従来例のように動作を並列的に行
うことはできなくなり、より多くの時間を要するように
なる。しかし、ダイボンディングがワイヤボンディング
より時間を要するようになることはない。

【００１７】ダイボンディング部１３とワイヤボンディ
ング部１４にまたがる結合ヒータ１７は、銀ペーストを
加熱して硬化させるとともにリードフレーム４１をワイ
ヤボンディングのために適した温度に加熱する。ワイヤ
ボンディング部１４では、ボンディングヘッド（図示せ
ず）を動作させて、半導体チップ３７上の電極パッドと
リード４３間を金線を用いてつなぐ。ダイボンディング
とワイヤボンディングがともに終了すると、前搬送機構
１８がリードフレーム４１を基本単位ピッチ分送る。そ
して上述の動作を繰返す。前搬送機構１８がリードフレ
ーム４１を送ることにより、供給リール１２からはリー
ドフレーム４１が引出され、ワイヤボンディング部１４
と封止部１５との間のバッファ２０ではその分たるみ量
が増える。このとき、バッファ２０のたるみ量が多過ぎ
ることになるのであれば、前搬送機構１８はたるみ量が
適切になるまで動作待ちとなる。封止部１５では、リー
ドフレーム４１の複数の基本単位を成形金型（図示せ
ず）で挟込み、樹脂を注入して半導体チップ３７の載っ
たダイパッド４２を上下から樹脂で覆う。封止部１５で
は、封止の１サイクル毎に後搬送機構１９がリードフレ
ーム４１を封止個数分送る。そして上述の動作を繰返
す。後搬送機構１９がリードフレーム４１を送ることに
より、リードフレーム４１のたるみ量はバッファ２０で
減り、また送りに同期して巻取リール１６は巻取りを行
う。このときバッファ２０のたるみがなくなってリード
フレーム４１を無理に引張ることになるのであれば、後
搬送機構１９はバッファ２０のたるみ量が適切になるま
で動作待ちとなる。

【００１８】この発明の半導体デバイスの製造方法およ
びその製造装置によると、ノズル２５と多目的認識用カ
メラ２８とコレット２９の平面駆動機構が共通となり、
かつ１個の多目的認識用カメラ２８でウエハ３５上の半
導体チップ３７の位置とリードフレーム４１の位置の認
識ができるようになり、ダイボンディング部１３の処理
能力を問題が生じない程度に低下させることができる。
よって、ダイボンディング部１３の休みをなくし、構造
の簡素化ならびにコストダウンを図ることができる。

【００１９】また、ノズル２５，多目的認識用カメラ２
８，コレット２９を一体的に動かすために、これらは広
い範囲を動くことができてダイボンディングの工法に柔
軟性を持たせることができる。例えば、従来は半導体チ
ップをコレットの動作範囲内に移動させるためにウエハ
を動かしていたのが、ウエハ３５を動かさなくてもコレ
ット２９が全ての半導体チップ３７の位置まで移動して
取上げることが可能となり、また銀ペーストの塗布や半
導体チップ３７の押付けが複数位置でできたり、銀ペー
ストの塗布と半導体チップ３７の押付けを１個毎に行わ
なくても複数箇所に銀ペーストを塗布した後でまとめて
半導体チップ３７を押付けるといったこともできるよう
になる。

【００２０】なお、前記実施の形態では、接合材料の塗
布を行うノズル２５は接合材料の容器であるシリンジ２
６の先端に付いており、両者は一体的に動くものである
が、ノズル２５さえ動けばよく、シリンジ２６の代わり
に接合材料を充填した容器を別の場所に設け、当該容器
とノズル２５の間をチューブ等でつないだものであって
もよい。

【００２１】また、多目的認識用カメラ２８，コレット
２９，ノズル２５をこの順序で直線的に配置したが、こ
れら３つの配置関係は種々変更可能である。また、ノズ
ル２５，多目的認識用カメラ２８，コレット２９をＸテ
ーブル２１とＹテーブル２３により互いに直交するＸ軸
方向とＹ軸方向の水平面内で移動可能としたが、この駆
動方式は、平面内の任意の２軸方向に駆動をする駆動源
により行えばよいので種々変形可能である。

【００２２】また、ノズル２５とコレット２９のＺ軸方
向の駆動をそれぞれエアテーブル２７とＺテーブル３１
で行うとしたが、駆動源の種類は種々変形可能であり、
また同一の駆動源で行ってもよい。また、多目的認識用
カメラ２８はＺ軸方向には移動しないとしたが、移動し
なければ被認識物によって焦点が合わなければ移動させ
てもよい。その場合の駆動源はノズル２５，コレット２
９とは別にしてもよく、あるいは同じにしてもよい。

【００２３】また、駆動方向はＺ軸方向でなくてもよ
く、ノズル２５，多目的認識用カメラ２８，コレット２
９が一体的に動くＸ軸方向とＹ軸方向の水平面に対して
ある角度を持つ任意の方向であってもよい。さらに、ダ
イボンディング，ワイヤボンディング，封止の三つの工
程を連続して行う半導体デバイスの製造装置のダイボン
ディング部に関するものであったが、単独のダイボンダ
においても同様の構成としてもよい。

【００２４】

【発明の効果】この発明の半導体デバイスの製造方法お
よびその製造装置によると、ノズルと多目的認識用カメ
ラとコレットの平面駆動機構が共通となり、かつ１個の
多目的認識用カメラでウエハ上の半導体チップの位置と
リードフレームの位置の認識ができるようになり、ダイ
ボンディング部の処理能力を問題が生じない程度に低下
させることができる。よって、ダイボンディング部の休
みをなくし、構造の簡素化ならびにコストダウンを図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態におけるダイボンディ
ング，ワイヤボンディング，封止を行う複合機の正面図
である。

【図２】この発明の一実施の形態におけるダイボンディ
ング部の斜視図である。

【図３】リードフレームの斜視図である。

【図４】従来例のダイボンディング，ワイヤボンディン
グ，封止を行う複合機の正面図である。

【図５】従来例のダイボンディング部の斜視図である。

【符号の説明】

１３ ダイボンディング部 ２１ Ｘテーブル（平面動作テーブル） ２３ Ｙテーブル（平面動作テーブル） ２５ ノズル ２８ 多目的認識用カメラ ２９ コレット ３５ ウエハ ３７ 半導体チップ ４１ リードフレーム ４２ ダイパッド

フロントページの続き (72)発明者 田中 彰一 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 田渕 善一郎 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 村山 次雄 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルと多目的認識用カメラとコレット
   とを水平方向に移動可能な平面動作テーブルに取付け、
   リードフレームのダイパッドに前記ノズルにて接合材料
   を塗布し、ウエハ上の半導体チップの位置ならびに前記
   リードフレームの位置を前記多目的認識用カメラにて検
   出し、この多目的認識用カメラによる検出値に基づいて
   前記コレットにて前記半導体チップのダイボンディング
   を行うことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
2. 【請求項２】 リードフレームのダイパッドに接合材料
   を塗布するノズルと、ウエハ上の半導体チップの位置な
   らびに前記リードフレームの位置を検出する多目的認識
   用カメラと、前記半導体チップのダイボンディングを行
   うコレットと、前記ノズルと前記多目的認識用カメラと
   前記コレットとを取付けた水平方向に移動可能な平面動
   作テーブルとを備えた半導体デバイスの製造装置。