JPS61101034A - 半導体装置製造システム - 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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置製造システム、特に連続帯状（フー
プ状）のり−Ｆフレームを切断して順次短冊状リードフ
レームとした後、この短冊状リードフレームに金線接続
、チップボンディング、ワイヤボンディングを順次施し
、その後、所望部分をレジンでモールドし、かつモール
ド残滓とリードフレームとの分離を図り、相互に独立し
た半導体装置を製造する半導体装置の自動一貫製造シス
テムに関する。

〔背景技術〕

従来、リードフレームと呼称される金属薄板を用いた半
導体装置の組立にあっては、リードフレーＪ、毎に各組
立が行われているため、リードフレ゛　−ムのローディ
ング・アンローディングに手間暇が掛かり、作業性が低
くならざるを得ない。

このため、連続帯状のり−ドフレー五を用いて半導体装
置のｆｉｎ立を行うことによって、リードフレームのロ
ーディング・アンローディングの自動化（省力化）を図
り、組立工数の低減を達成する技術が模索されている。

この技術の一つとして、たとえば、特公昭５７−５８０
５５号公報に記載されているような技術が知られている
。すなわち、この技術は、半導体装置組立用自動ボンデ
ィングシステムと称される技術であって、長尺のり一］
′−フレームにチップボンディングを施した後に、リー
ドフレームを切断して短冊状のリードフレームとし、そ
の後、この短冊状リードフレームにワイヤボンディング
を行う技術である。

“　　本発明は前記技術と同様にリードフレームの口゛
゛−−デイングンローディングの自動化、省力化を図る
とともに、半導体装置の自動組立化を希求した結果開発
されたものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は半導体装置の自動組立システムを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は各組立作業のライン化によって、不
良組立品の早期発見による製造歩留り向」−を達成する
ことにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の１既要〕 本Ｉ頭においで開示される発明のうら代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明は、アンコイラから繰り出された短冊
状リードフレームをフレーム切断装置で定間隔に切断し
て短冊状リードフレームとし、以下この短冊状リート”
フレームをエアーノズルから吹き出されたエアーによっ
て搬送路に沿って移動させ、搬送路の途中の各作業ステ
ーションで金線固定、チップボンディング、ワイヤボン
ディング。

レジンモール］・を行い、その後、短冊状リードフレー
ムとレジン残滓とを分離することによって、半導体装置
を製造する組立システムとなっているため、短冊状リー
ドフレームのローディング・アンローディングは自動的
に行え、省力化が図れるとともに、仕掛品の取扱作業も
不要となることから、製造コストの低減が達成できるも
のである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によ凪半導体装置製造システ
ムを示す正面図、第２図は同じく平面図、第３図は本発
明の製造システムｂｅよって製造されたトランジスタの
平面図、第４図は本発明のトランジスタの製造に用いる
リードフレームの平面図、第５図は同じくトランジスタ
の組立におけるリードフレームの位置決め状態を示す断
面図、第６図は同じくリードフレームへの金線固定開始
状態を示す模式図、第７図は同じくリードフレームへの
金線固定終了状態を示す模式図、第８図は同じくリード
フレームの所望部分をレジンでモールドするモールド装
置の全体を示す斜視図、゛第９図は同じくモールド装置
におけるリードフレー公のローディング・アンローディ
ング部分の要部を示す平面図、第１０図は同じくモール
ド装置のモールド型およびリードフレーム等を示す平面
図、第１１図は同じくモールド装置のケートブレイカを
示す斜視図、第１２図は同じく製品排出部を示す断面図
である。

この実施例では、第３図に示されるようなレジンパッケ
ージ型のトランジスタ１を組み立てる例を示す。前記ト
ランジスタ１は矩形体のレジンパッケージ２と、このレ
ジンパッケージ２の一側に一本、他側に２本と、それぞ
れ突出しｉこリード゛３と、からなっている。前記中央
の一本のり−Ｆ３はその内端にチップ（半導体レーザ素
子）４が固定されている。また、他の２本のり一ド３は
、その内端が前記チップ４の両側にそれぞれ臨み、かつ
ワイヤ５を介して前記チップ４Ｇト電気的に接続されて
いる。

つぎに、このようなトランジスタ１を製造する半導体装
置製造システムについて説明する。半導体装置製造シス
テムは、第１図および第２図に示されるように、左から
右に向かって、アンコイラ（連続リードフレーム供給装
置）６およびレベラ−７ならびにフレーム切断装置８を
備えたリードフレーム供給装置９、固定装置１０を備え
たチップボンディング装置１１、ワイヤボンディング装
置１２、レジンモールド装置１３が配設され、各装置間
には短冊状リードフレーム１４を搬送する搬送装置１５
〜１７が配設されている。

連続帯状リードフレーム１８　（第２図ではハツチング
が施されている。）は、一対の回転ローラ１９間に挟持
され、この回転ローラ１９の回転によって、前記アンコ
イラ６から繰り出される。また、この回転ローラ１９は
レベラー７の複数のローラ２０を移動する間にその曲が
りが修正されて平坦な板となり、プレス構造のフレーム
切断装置８によって所望間隔に順次切断されて、短冊状
リードフレーム１４　（第２図ではハツチングが施され
ている。）にされる。この短冊状リードフレーム１４は
、リードフレーム供給装置９の送り出し部分から外れる
と、搬送装置１５の上に移る。搬送袋Ｎ１５は、短冊状
リードフレーム１４を支えるレール２１と、このレール
２１の上方から短冊状リードフレーム１４の進行方向側
に向かって斜め下方にエアーを噴射するノズル２２、と
を有している。したがって、搬送装置１５に移った短冊
状リードフレーム１４は、ノズル２２から噴射されるエ
アー流によってチップボンディング装置ｌｌ側に移送さ
れる。また、この移動中の短冊状リードフレーム１４は
、第５図に示されるように、レール２１の途中に設けら
れた光学的センサー２３によって検出されると、このセ
ンサー２３によって制御されるシリンダー２４のロッド
からなるストッパー２５の突出動作による突出部によっ
て停止されるようになっている。なお、以下の搬送装置
１６．１７における短冊状リードフレーム１４の停止機
構およびチップボンディング装置１１゜ワイヤボンディ
ング装置１２の最初の停止機構、さらには他の装置等の
停止機構は、前記同様にセンサー２３およびストッパー
２５による連係動作をする機構からなっている。

前記搬送装置１５によってチップボンディング装置１１
に搬送された短冊状リードフレーム１４は、チップボン
ディング装置１１での移動はタクト運動する図示しない
送りピンによって、■ピンチずつ移送され、固定装置１
０による金線付けおよびこれに続くチップボンディング
が行われる。

これら金線付けおよびチップポンディングは、短冊状リ
ードフレーム１４を所定位置に高精度に位置決めした後
行われる。短冊状リードフレーム１４の位置決めは、第
４図に示されるように、短冊状リードフレーム１４の枠
２６の外側に設けられたＶＩ２７あるいはリードフレー
ム端縁に位置決め体２８の先端両縁の突出爪２９が嵌合
することによって行われる。

ここで、短面状リードフレーム１４について説明する。

短冊状リードフレーム１４はフレーム切断装置８によっ
て、連続帯状リードフレーム１８を所定間隔に切断する
ことによって得られる。また、リードパターンは連続帯
状リードフレーム１８の段階で既に形成されている。し
たがって、短冊状リードフレーム１４は第４図に示され
るように、直列に複数のリードパターンを有する構造と
なる。短冊状リードフレーム１４は、平行に延在する一
対の枠２６と、これら枠２６を連結するタイバー３０と
、一方の枠２６の内側から突出し先端に幅広のタブ３１
を有するリード３と、他方の枠２６の内側から突出し先
端にワイヤボンディング部３２を有するリード３と、前
記枠２６に平行でかつり−Ｆ′３を連結するダム片３３
と、からなっている。そして、１トランジスタ１の製造
にあっては、最初に固定装置１０によって前記タブ３１
・　上に金線からなる接合介在物３４が２本固定される
とともに、チンプボンディング装ｍＦ　ｌ　１によって
、前記接合介在物３４上にチップ４が固定される。その
後、チップ４の電極上タブ３１の両側に臨むリード３の
内端部分は、ワイヤ５によって電気的に接続される。さ
らに、第４図の二点鎖線で示されるモールド領域３５が
、レジンモールド装Ｗ１３によってモールドされた後、
前記枠２６゜ダム片３３のような不要なリードフレーム
部分が除去されるとともに、リード３の切断成型によっ
て、第３図に示されるようなトランジスタ１が製造され
る。

前記のような短冊状リードフレーム１４は、チップボン
ディング装置１１に移ると、最初に固定装置１０によっ
て接合介在物３４が固定される。

接合介在物３４の固定は、最初に、第６図に示されるよ
うに、固定装置ＩＯのボンディングツール３６でワイヤ
クランパ３７によってクランプされた２本のワイヤ５の
先端部をタブ３１に押し付ける。その後、第６図に示さ
れるように、ボンディングツール３６が上昇するととも
に、ワイヤクランパ３７でワイヤ５を保持してワイヤ５
をその接合部の付は根で切断することによって、接合介
在物３４の固定作業が終了する。

つぎに、金線付けが終了した短冊状リードフレーム１４
に対して、チップボンディング装置１１によってチンプ
ボンディングが行われる。また、チンプボンディングが
終了した短冊状リードフレーム１４に対しては、前述の
ように、ワイヤボンディング装置１２によってワイヤボ
ンディングが施される。また、ワイヤボンディングが終
了した短冊状リードフレーム１４は、搬送装置１７に移
ると、レジンモールド装置１３に送り込まれる。

この際、レジンモールド”装ｆｆ１３のり一１フレーム
受は入れ部３８の高さと、ワイヤボンディング装置１２
のレール２１の高さとが異なるため、搬送装置１７は昇
降可能なように、シリンダーによる昇降機構３９によっ
て支持されでいる。すなわち、短冊状リードフレーム１
４は、搬送装置１７のレール２１が下段に位置する状態
でワイヤボンディング装置１２から送り込まれ、その後
、昇降機構３９の上昇動作によって上段に位置した後に
、ノズル２２によるエアー噴射によってリードフレーム
受は入れ部３８に移るようになっている。また、リード
フレーム受は入れ部３８に移った短冊状リードフレーム
１４は、リード収容部４０の４条の収容孔４１に順次収
容される。なお、リード収容部４０は短冊状リードフレ
ーム１４が送り込まれる方向に対して、直交する方向に
１ピツチずつ移動して、各収容孔４１に短冊状リードフ
レーム１４を収容するようになっている。

前記リード収容部４０に収容された短冊状リードフレー
ム１４には、レジンモールド処理が施される。ここで、
第８図〜第１２図を参照しながらレジンモールド装置に
ついて説明する。このレジンモールド装置１３は箱型の
架台４２が設けられ、下型ユニット４３の上方には上型
ユニット４４が設けられている。前記下型ユニット４３
は架台４２の上面に設置された固定台４５と、固定台４
５の上方で略水平に配置された可動板４６とからなり、
可動板４６の上面に下型４７が取付けられる。

可動板４６は後述するエアーハイドロ・ユニットによっ
て上下動される。前記上型ユニット４４は前記固定台４
５に立設され、かつ前記可動板４６を貫通する複数本の
タイロッド４８と、各タイロッド４８の上端部に略水平
に固着された固定板４９とからなり、固定板４９の下面
に上型５０が取付けられる。また、前記上型ユニット４
４の固定板４９の上部には、所定数の図示しないレジン
タブレットを収納したタブレットマガジン５１が配設さ
れている。

他方、前記架台４２の上面において、前記上・下型ユニ
ット４４．４３の反対側の側部付近には前記下型４７か
らモールド済の短冊状リードフレーム１４およびこれと
一体の残滓を取り出すリードフレーム・アンローダ５２
が設けられている。

このリードフレーム・アンローダ５２の上方付近には、
同リードフレーム・アンローダ５２により保持された状
態の短冊状リードフレーム１４と残滓とを分離し、先に
短冊状リードフレーム】４を落下させるゲートブレイク
５３が設けられている。

前記リードフレーム・アンローダ５２の下方付近には、
同リードフレーム・アンローダ５２から落下される短冊
状リードフレーム１４と残滓を選別する製品排出部５４
が設けられている。

一方、前記」−・下型４７を開閉させるため、すなわち
、前記のように可動板４６を介して下型４７を上下動さ
せるためのシリンダー機構が、架台４２内に設けられて
いる。また、前記上型ユニット４４の一ヒ部付近にはエ
アーハイドロ・ユニット５５が設けられている。エアー
ハイドロ・ユニット５５は前記下型４７に供給された図
示しないレジンタブレットを加圧溶融させるために、前
記上型５０を上下に貫通するトランスファ・シリンダー
５６のプランジャーを上下に往復動させる役目もする。

なお、前記上型ユニット４４の固定板４９上には、前記
上・下型５０．４７の温度を制御する温度コントローラ
５７が設けられている。また、前記架台４２の上面の適
所にはレジンモールド装置１３を動作させる操作パネル
５８が設けられ、架台４２の側面にはプレス圧力計５９
と、システムコントローラ６０が設けられている。

このレジンモールド装置１３におけるモールド型へのロ
ーダ・アンローダは、第５図に示されるように、ガイド
６１に沿って往復動するローダアーム６２と、他のガイ
ド６３に沿って往復動するアンローダアーム６４とによ
って行われる。ローダアーム６２はその先端に真空吸着
パッド６５を有するリードフレーム・ローダ６６によっ
て、４枚ずつ下型４７上に運ばれる。また、アンローダ
アーム６４はその先端に枠体６７を有している。

この枠体６７は第１０図に示されるように、ランナー６
８の先端を一対の開閉する爪６９からなるクランパーに
よって保持するようになっている。

一方、前記モールド型においては、トランスファ・シリ
ンダー５６によって押し潰されたレジンタブレットは、
第９図に示されるように、下型４７のカル７０内に圧入
された結果、溶けたレジンはランナー７１を流れて各キ
ャビティ７２に流れ込む。そこで、モールドが終了した
後は、前記枠体６７の爪６９でランナー６８を挟み、第
１１図に示されるように、ゲーＩ・ブレイク５３の下降
によってランナー６８からモールド部７３を分離させる
。すなわち、ゲートブレイク５３はフォーク状の押し抜
きプレート７４と、押し抜きプレート７４を上下動する
シリンダー７５とからなっている。

このため、硬化したモールドレジンの枠体６７の爪６９
によるクランプ状態に対して、押し抜きプレート７４を
押し下げて短冊状リードフレーム１４を押すと、短冊状
リードフレーム１４はレジン注入ゲートに対応するモー
ルドレジン部分で破断し、分離して落下する。分離され
た短冊状リードフレーム１４は、前記製品排出部５４上
に落とされ、前記一対の爪６９によって保持されたまま
のレジンは残滓７６となるが、残滓もあとで前記製品排
出部５４上に落とされる。

前記製品排出部５４は、第１２図に示されるように、傾
斜角度もしくは方向を変えられる振り分は板７７と、振
り分は板７７の傾斜角を変えるシリンダー７８、短冊状
リードフレーム１４用の排出シュート７９と、残滓用排
出シュート８０とからなっている。

振り分は板７７は、前記ゲートブレイク５３により落下
された短冊状リードフレーム１４を先に残滓用排出シュ
ート８０へ滑落させ、その後で落下された残滓７６を排
出シュート７９に滑落させる。

このようなレジンモールド装置１３の動作は、自動的に
行われる。すなわち、リード収容部４０内にセントされ
た短冊状リードフレーム１４は、真空吸着パッド６５に
より下型４７上に搬送され、そして、−１−・下型５０
．４７が閉じられる。この後、タブレットマガジンから
タブレットローダ８１により、図示しないレジンタブレ
ットが下型４７のカル７０内に圧送される。その後、ト
ランスファ・シリンダー５６がレジンタブレットを加圧
してモールドを行う。つぎに、型開きが行われ、下型４
７上の成型品が枠体６７により取り出されるとともに、
ゲートブレイク５３によって、短冊状リードフレーム１
４が残滓から分離される。分離された短冊状リードフレ
ーム１４は製品排出部５４で残滓より選別されて次の工
程に送り出される。

〔効果〕

用本発明の半導体装置製造システムによれば、連続帯状
リードフレーム１８を最初の段階で切断し、その後は搬
送装置１５〜１７によって、順次チップポンディング装
置１１．ワイヤボンディング装置１２．レジンモールド
装置１３と自動的に搬送するため、従来のような仕掛品
の取扱作業は不要となるため、ハンドリング性能が向上
するという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明によれば、短冊状リー
ドフレーム１４のローディング・アンローディングは自
動的に行われることから、従来のように人手を必要とし
なくなり、省力化が達成できるという効果が得られる。

（３）上記（１）により、本発明によれば、短冊状リー
ドフレーム１４のローディング・アンローディングは自
動的に行われることから、作業者の取扱ミスによる製品
破損が生じ離（なるという効果が得られる。

（４）本発明の半導体装置製造システムは、各組立作業
が連続して行われるため、前の作業あるいは現作業の不
良発見が早くなり、不良解析が迅速に行え、歩留り向−
ヒが達成できるという効果が得られる。

（５）本発明の半導体装置製造システムは、各装置間に
配設された搬送装置１５〜１７にあって、例えば搬送装
置１７においては、昇降機構３９が設けられているため
、相互に異なる高さの搬送路を有する装置間での短冊状
リードフレーム１４のローディング・アンローディング
が正確に行えるため、既存の設備の使用も可能となり、
設備費が安価となるという効果が得られる。（６）本発
明の半導体装置製造システムは、各駆動部は電気および
空圧力に”よるため、各機器の汚染防止が図れ、清浄雰
囲気下で作業が行え、製品品質の向上が達成できるとい
う効果が得られる。

（７）上記（１）〜（６）により、本発明によれば、品
質の優れた半導体装置を安価に製造できるという相乗効
果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、チップボンデ
ィング装置とワイヤボンディング装置の生産能力、タク
トタイム等のバランスが合わない場合は、第１３図およ
び第１４図に示すように、チップボンディング装置１１
の台数１台に対し、ワイヤボンディング装置」２の台数
を複数台（たとえば、２台）連設することによって、能
力バランスを合わせることが可能となる。この場合、複
数台のワイヤボンディング装置１２で行う短冊状リード
フレーム１４の供給、取り出しはチップボンディング装
置１１から直接供給されてくるレール８１と、ワイヤボ
ンディング装置１２例のレール８２をエヤーシリンダー
駆動８３で接続することにより、短冊状リードフレーム
１４の分岐供給が可能となる。また、短冊状リードフレ
ーム１４のアンローディングはエヤーシリンダー駆動８
４による転送レール８５への送り出しによって行うこと
ができる。また、短冊状リードフレーム１４等の搬送装
置としては、エアー搬送以外に、ヘルドコンベア駆動、
チェーン駆動、リニアモータ駆動等の駆動機構を用いて
も前記実施例同様な効果が得られる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるトランジスタの製造
システム技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、たとえば、ＩＣ等の半導体
装置の製造システム技術などに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体装置製造システ
ムを示す正面図、 第２図は同じく平面図、 第３図は本発明の製造システムによって製造されたトラ
ンジスタの平面図、 第４図は本発明のトランジスタの製造に用いるリードフ
レームの平面図、 第５図は同じくトランジスタの組立におけるリードフレ
ームの位置決め状態を示す断面図、第６図は同しくリー
ドフレームへの金線固定開始状態を示す模式図、 第７図は同じくリードフレームへの金線固定終了状態を
示す模式図、 第８図は同じ（ツー１゛フレームの所望部分をしジンで
モールＦするモールド装置の全体を示す斜視図、 第９図は同しくモールド装置におけるリードフレームの
ローディング・アンローディング部分の要部を示す千面
聞、 第１０図は同しくモールド装置のモール［型およびリー
ドフレーム等を示す平面図、 第１１図は同じくモールド装置のケートブレ゛イカを示
す斜視図、 第１２図は同しく製品排出部を示す断面図、第１３図は
本発明の他の実施例による半導体装置製造システムの一
部を示す正面図、 第１４図は同じく平面図である。 １・・・トランジスタ、２・・・レジンパッケージ、３
・・・リード、４・・・チップ、５・・・ワイヤ、６・
・・アンコイラ、７・・・レベラー、８・・・フレーム
切断装置、９・・・リー］′フレーム供給装置、１０・
・・固定装置、１１・・・チップボンディング装置、１
２・・・ワイヤボンディング装置、「３・・・レジンモ
ールド装置、１４・・・短冊状リードフレーム、１５〜
１７・・・搬送装置、１８・・・連続帯状リードフレー
１１．１９・・・回転ローラ、２０・・・ローラ、２１
・・・レール、２２・・・ノズル、２３・・・センサー
、２４・・・シリンダー、２５・・・ストッパー、２６
・・・枠、２７・・・Ｖｍ、２８・・・位置決め体、２
９・・・突出爪、３０・・・タイバー、３１・・・タブ
、３２・・・ワイヤボンディング部、３３・・・ダム片
、３４・・・接合介在物、３５・・・モールド′領域、
３６・・・ボンディングツール、３７・・・ワイヤクラ
ンパ、３８・・・リードフレーム受は入れ部、３９・・
・昇降機構、４０・・・リード収容、４１・・・収容孔
、４２・・・架台、４３・・・下型ユニット、４４・・
・上型ユニット、４５・・・固定台、４６・・・可動板
、４７・・・下型、４８・・・タイロソ１．４９・・・
固定板、５０・・・」二型、５１・・・タブレットマガ
ジン、５２・・・リードフレーム・アンローダ、５３・
・・ゲートブレイク、５４・・・製品排出部、５５・・
・エアーハイドロ・ユニット、５６・・・トランスファ
シリンダー、５７・・・温度コントローラ、５８・・・
操作パネル、５９・・・プレス圧力計、６０・・・シス
テムコントローラ、６１・・・ガイド、６２・・・ロー
ダアーム、６３・・・ガイド、６４・・・アンローダア
ーム、６５・・・真空吸着パッド、６６・・・リードフ
レーム・ローダ、６７・・・枠体、６８・・・ランナー
、６９・・・爪、７０・・・カル、７１・・・ランナー
、７２・・・キャビティ、７３・・・モールド部、７４
・・・押し抜きプレート、７５・・・シリンダー、７６
・・・残滓、７７・・・振り分は板、７８・・・シリン
ダー、７９・・・排出シュート、８０・・・残滓用排出
シュート、８１・・・タブレットローダ、８２・・・レ
ール、８３・・・エヤーシリンダー駆動、８４・・・エ
ヤーシリンダー駆動、８５・・・転送レール。 特開昭Ｇｌ−１０１０３４（８） 第　　４　　図 第　　６　　図 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続帯状リードフレームを供給する連続リードフレ
   ーム供給装置と、前記連続帯状リードフレームを切断し
   て短冊状のリードフレームとするフレーム切断装置と、
   前記リードフレームのボンディング領域に接合介在物を
   固定する固定装置と、前記短冊状リードフレーム上に接
   合介在物を利用してチップを固定するチップボンディン
   グ装置と、前記チップの電極とリードフレームのリード
   の内端とをワイヤで電気的に接続するワイヤボンディン
   グ装置と、前記リードフレームを部分的にレジンでモー
   ルドするとともに、モールド残滓とリードフレームとを
   分離するるモールド装置と、前記各装置間のリードフレ
   ーム搬送を行う搬送装置と、を有することを特徴とする
   半導体装置製造システム。 ２、前記搬送装置は昇降機能を有し、相互に高さが異な
   る搬送路間でのリードフレームの授受が行われるように
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置製造システム。