JPS61203645A - リ−ドフレ−ムの酸化被膜除去方法及び装置 - Google Patents

リ−ドフレ−ムの酸化被膜除去方法及び装置

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JPS61203645A
JPS61203645A JP60043615A JP4361585A JPS61203645A JP S61203645 A JPS61203645 A JP S61203645A JP 60043615 A JP60043615 A JP 60043615A JP 4361585 A JP4361585 A JP 4361585A JP S61203645 A JPS61203645 A JP S61203645A
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tool
oxide film
land
horn
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Masao Kitsukawa
橘川　政雄
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Tokyo Sokuhan Co Ltd
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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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、リードフレームに半導体チップもしくは金属
細線（以下「ワイヤ」という）を接続するポンディング
工程の前段階において、リードフレーム地材と半導体チ
ップもしくはワイヤとを接合するために、該リードフレ
ームの接続箇所表面の酸化被膜を超音波振動を利用して
除去するリードフレームの酸化被膜除去方法及び装置に
関する。
［従来の技術］ 半導体装置の製造工程中には、リードフレームの特定箇
所に半導体チップを接着するグイポンディング工程と、
その半導体チップ及びリードフレームの特定端子間をワ
イヤをもって接続するワイヤポンディング工程とがあり
、これらの工程ではポンディングされたリードフレーム
と半導体チップとの界面、又はリードフレームとワイヤ
との界面は接触抵抗のない、いわゆるオーミックコンタ
クトの接続を行なうことが必要である。
例えば銅合金又は鉄台金製のり−ドフレームを使用する
場合にはその表面が常時酸化されていて、そのままの状
態では良好な接続が望めないことから、予めリードフレ
ームの接続箇所表面に金、銀等のメッキを施しておくの
が通例となっている。しかし、メッキを施すためには、
帯状の母材から型抜き、またはエツチング加工により成
形されたリードフレームに、脱脂、洗浄、下地処理等の
幾多の工程を経させなければならず、そのため製造コス
トが嵩むほか、金や銀の価格も無視できない。
このような問題点を解決する手段として、例えば特開昭
５６−９３３３８号公報に見られるものがある。すなわ
ち、この方法の代表例は、銅または銅合金からなるリー
ドフレームになんらメッキを施すことなく、リードフレ
ーム上の半導体チップ接続箇所に水素焔を吹付けること
によって該箇所の酸化被膜を還元し、要すればその直後
に、酸化防止及び冷却のために窒素ガスを吹付け、次い
で、該箇所上に接着剤を塗布し、その上に半導体チップ
を圧接してグイポンディングを行ない、あるいは、リー
ドフレーム中のワイヤ接続箇所に水素焔を吹付けること
によって該箇所の酸化被膜を還元し１次いでその箇所に
直接ワイヤを押付けてワイヤポンディングを行うもので
ある。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような方法では、水素焔吹付は設備
や窒素ガス吹付設備を設けなければならず、また水素や
窒素ガスの使用量の管理も必要で、費用も嵩むばかりか
、安全性に欠けることがある。またポンディング時に加
える温度よりもはるかに高い熱的な衝撃を与えるため、
リードフレームに歪を生じ内部応力を残しかねない、さ
らにまた、焔が吹付けられる範囲は、必要とする箇所よ
りも広くなるため５ワイヤポンディング時に、すでにポ
ンディングされたワイヤに焔が干渉し易い等の問題点が
ある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記したような問題点を解決するためになされ
たもので、本願の第１の発明は、銅合金又は鉄台金製の
リードフレームの酸化被膜を除去するために、リードフ
レームにおける半導体チップもしくはワイヤとの接続箇
所表面に、超音波振動が与えられている工具を押付けな
がら、該表面上にて工具を移動させることを特徴とする
ものである。
また１本願の第２の発明は第１の発明の方法に使用する
装置として、リードフレームを固定する手段と、超音波
発振器に接続されたホーンと、ホーン先端に取付けられ
た酸化被膜除去用の工具と、この工具を所定の力でリー
ドフレームに押付ける荷重付与手段と、工具移動手段と
を備えたことを特徴とするものである。
［実施例］ 以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。第１図
、第２図および第５図〜第９図は、本発明をグイポンデ
ィング工程に適用した場合の実施例を示すものである。
第１図にみられるように、リードフレームｌは図示省略
したレールに沿って矢印Ｘ方向にタクト的に間欠搬送さ
れるようになっており、前記レールの側方には、酸化被
膜除去部２、接着剤塗布部３、グイポンディング部４が
この順に、１乃至数サイクルステップ分の間隔を隔てて
配設されている。但し、ＳＥＥ着式グイポンディングの
場合には、接着剤塗布部３を廃し、酸化被膜除去部２と
グイポンディング部４だけとする。グイポンディング部
４に設けられたポンディングアーム５の先端部には真空
吸着式のコレット６が取付けてあり、ポンディングアー
ム５を矢印Ｙ方向に前進、後退させ、かつ、コレット６
を上下動させることにより、チップトレイ７上に在る半
導体チップ７ａを１個づつ吸着してこれを第２図に示す
、リードフレーム１のランドｌａ上に圧着させるように
なっている。接着剤塗布部３には、先端部に接着剤塗布
具８を取付けた、上下動可能なアーム９が設けられ。
アーム９の上下動によりランドｌａ上に適量の接着剤が
塗布されて、前述のポンディング作業に備えるようにな
っている。
酸化被膜除去部２は第５図に詳示するように、Ｙスライ
ド用モータ１０によって矢印Ｙ方向に前進、後退可能な
Ｙスライド１１と、Ｙスライド１１に載置、固定された
ブロック１２と、ブロック１２に設けられた垂直方向に
延びるガイドに沿って上下動可能なＺスライダ１３と、
Ｚスライダ１３に支持具１４を介して支持されたホーン
１５とを有する。ホーン１５の先端部には、酸化被膜除
去用の工具１６が第６図に示すようにセットビス１９に
より取付けられ、後端部には、電線１７を介して図示省
略した超音波発振器に接続された圧電振動素子１８が取
付けられている。なお、２０はブロック１２に軸支され
、図外のモータの駆動により回転する上下用カム、２１
は一端にカムフォロワ２２が、又、他端に押圧部材２３
が取付けられ、支点２４を中心として揺動するレバー、
２５は戻しばね、２６はブロック１２とＺスライダ１３
間に介装された荷重付与用のばね、２７はＺスライダ１
３の所定背面に一体結合された係合板、２８はリードフ
レームｌを案内するレールである。又、第６図において
、３０はレール２８上の所定の位置で停止したリードフ
レームｌを固定するためのクランプ板であり、中央に窓
３１を有し、また、外側から窓３１に向って貫通する複
数本のガス供給通路３２が設けである。３３は図示しな
い負圧源に連通ずる真空ノズルである。
工具１６は第７図及び第８図に示すようなウェッジ形状
をなし、この例では加工面３４が細長面となっており、
その細長面３４の両端部には第８図（イ）に示すように
大きなＲとそれに続く小さなＲが付されている。
以上の構成において図示省略した送り機構の作動により
、矢印Ｘの向きに送られて来たリードフレーム１のラン
ドｌａが、ちょうど工具１６の真下に来た時、リードフ
レーム１は−たん停止する。すると１図示省略したクラ
ンプ駆動装置の作用により、クランプ板３０に下向きの
力が加えられ、これによりリードフレーム１のランド１
ａの周辺部が強固に固定されると同時に、酸化被膜除去
部２の上下用カム２０が回転して図示の位置となる。
即ち、レバー２１は戻しばね２５の力により反時計廻り
に回動して図示のように抑圧部材２３と係合板２７との
係合が解除され、ホーン１５の先端部に取付けられてい
る工具１６は、荷重付与用ばね２６の力により、Ｚスラ
イダ１３、ホーン１５を介して下向きに、適度な力でラ
ンド部１ａを押圧する。その際、酸化防止の目的で、ガ
ス供給通路３２を通して窒素ガス等の不活性のガスを窓
３１の内部に供給してもよい、工具１６の抑圧と前後し
て図外の超音波発振器が作動され、圧電振動素子１８に
発振電圧が印加されることにより、ホーン１５を介して
工具１６に超音波振動が与えられる。続いて、Ｙスライ
ド用モータ１０が駆動され、Ｙスライド１１がＹ方向に
距離Ｄ（第６図）だけ移動する。即ち超音波振動が与え
られた工具１６の加工面３４が、ランド部１ａを押し付
けながら所定量だけＹ方向に移動する結果となり、これ
によってランド１ａの表面に形成されていた酸化被膜は
次々と除去されて微粉末状になる。Ｓ化被膜の微粉末は
表面に付着していた油、ゴミ、水分等とともに真空ノズ
ル３３に吸入された後、廃棄される。かくてランド１ａ
の表面は清浄となる。工具１６の形状は、酸化被膜の効
果的除去に重要な要素となる０本発明者の実験によれば
、工具の形状を第８図（イ）（ロ）に示すようなウェッ
ジ形状にし、矢印Ａ方向に振動を加えることにより。
良好な結果を得た。第８図に示す工具１６は細長の加工
面３４を具え、前述のごとく、その両端部にはゆるやか
な曲面（大Ｒ）が与えられており、加工面３４の中央部
は第８図（ロ）に示すようにランドｌａ面と平行になっ
ている。加工面３４の中央部は第８図（ロ）に示すよう
にランドｌａ面と平行となるように形成しても良いが、
場合によっては第９図に示すように角度θをもった傾斜
面に形成しても良い、第８図（ロ）の場合は主としてエ
ツジ線３５により、また、第９図の場合は主としてエツ
ジ線３６により、振動エネルギーが酸化被膜に加わり、
酸化被膜はほぼ線状に、即ちエツジ線に沿うように除去
され微粉末状となる０本実施例においては工具１６を第
６図に示すように距ｆａＤだけＹ方向に移動させるので
、前記エツジ＆１３５の長さく第８図（イ）参照）をＬ
とすると、はぼＬ×Ｄの面積分の酸化被膜が除去される
ことになる。なお、窒素ガスの供給は酸化被膜除去工程
と接着剤塗布工程との中間工程にて行っても良い。
酸化被膜の除去、油、ゴミ、水等不純物の排除が行われ
た後、リードフレームｌはｌ乃至数サイクルステップ送
られて、清浄にされたランド１ａがちょうど接着剤塗布
具８の真下に来て停止する。するとアーム９が動作して
、ランドｌａ上に適量の接着剤を塗布する。
塗布終了後、リードフレーム１はｌ乃至数サイクルステ
ップ送られ、ランド１ａがちょうどポンディング位置に
来て停止するのと前後して、ポンディングアーム５が前
進し、コレット６が下降してチップトレイ７上の半導体
チップ７ａを吸着して上昇し、再びポンディング位置に
戻り、コレット６が下降して半導体チップ７ａを接着剤
を介してランド１ａに圧着する。かくてグイポンディン
グ作業が終了する。。
次に本発明をワイヤポンディング工程に適用した場合の
実施例を、第３．４，５，６゜および第１０図に従って
説明する０本実施例を上述の実施例と比較した場合、第
３図、第４図および第１Ｏ図に示す構成が上述の実施例
における、第１図、第２図、第７図〜第９図に示す構成
と異なり、第５図および第６図については先の実施例の
場合と大差がないので、共通のものについては説明を省
略し、異なる所だけを説明する。
第３図に示すように、リードフレームｌの案内レールの
側方には、酸化被膜除去部２、ワイヤポンディング部４
０がこの順に、１乃至数サイクルステップ分の間隔をへ
だてて設けられている。公知のごとくワイヤボンディン
グ部４０は図示されていないＸＹテーブル上に載置され
ており、そのポンディングアーム４１の先端部には１図
示していないスプールから繰り出されたワイヤが挿通さ
れたキャピラリ４２が取付けられており、ＸＹテーブル
によるキャピラリ４２の位置出しと、キャピラリ自体の
上下動とにより、第４図に示すようにリードフレームｌ
のランドｌａ上に接着された半導体チップ７ａのパッド
電極部４３に第１ポンデイングが施され、次いでリード
フレームｌの外部リード端子４４に第２ボンデイングが
施され、次いで、第２ボンド点からワイヤが引きちぎら
れる。このようにしてパッド電極部４３、外部リード端
子４４間がワイヤＷで接続される。
さて、＃＃化被被膜除去部２おける工具１６は、これを
第４図の外部リード端子４４の表面に押し当てて、その
狭小な部分をワイヤボンディング作業前に清浄な面とす
るものである。
先の実施例（第１．２図）の場合には、リードフレーム
のランド１ａという比較的広い面積に亘って、酸化被膜
を除去しなければならないため、第７〜９図に示すよう
な工具１６を用いるのが良いが１本実施例の場合は、酸
化被膜を除去すべき対象面積が比較的狭小なので、第１
０図に示すような公共１６を用いるのが良い、この工具
１６は小径の円柱部４５を有し、その先端は球面等の曲
面４６に形成されている。
第１０図に示す工具１６に超音波振動を与えつつ、この
工具を被対象箇所に押付けると、曲面４６の頂点から振
動エネルギーが酸化被膜に加わり、酸化被膜はほぼ点状
に除去されて微粉末状となる。
本実施例の場合は前述のように対象面積が比較的狭小な
ので、第６図に示したＹ方向の移動（距離りで示した）
は必ずしも必要でない、ただし、例えばワイヤ接続箇所
がＹ方向に列んで複数ある場合等にはＹ方向に移動させ
て酸化被膜を線状に除去してもよい、酸化被膜、その他
不純物が除去されて清浄面が得られた後、リードフレー
ムｌはｌ乃至数サイクルステップＸ方向に前進した後、
停止し、半導体チップに第１ポンデイング後、酸化被膜
が除去されて清浄にされたリードフレーム箇所に第２ポ
ンデイングが施される。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明方法によれば、リードフレ
ームを固定し、該リードフレームのワイヤとの接続箇所
表面又は半導体チップとの接続箇所表面に、超音波振動
が与えられている工具を押付けながら移動させることと
したため、また本発明装置は、リードフレームを固定す
る手段と、超音波発振器に接続されたホーンと、ホーン
先端に取付けられた酸化被膜除去用の工具と、該工具を
所定の力でリードフレームに押付ける荷重付与手段とを
備えているため、従来の水素焔による場合のようなリー
ドフレームへの熱衝撃はなく、水素の供給も必要でなく
、工具を押付けながら移動させた範囲に亘って酸化被膜
が超音波振動を受けることによって粉末状に除去され、
その部分が清浄になり、そこに半導体チップもしくはワ
イヤを接続する場合、不純物、が介在しないので、いわ
ゆるオーミック接合が容易に可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明をグイボンディング工程に適用した場合
の実施例を示す平面図、第２図は第１図におけるリード
フレームと接着された半導体チップとを示す拡大断面図
、第３図は本発明をワイヤボンディング工程に適用した
場合の実施例を示す平面図、第４図は第３図におけるリ
ードフレームのランド上に接着された半導体チップとリ
ードフレームの端子との間にワイヤが接続された状態を
示す拡大断面図、第５図は第１図又は第３図における酸
化被膜除去部の一例を示す側面図、第６図は第５図中の
１部を拡大して示す側断面図、第７図は第５図および第
６図に示す工具の詳細を示す正面図、第８図（イ）は第
７図に示す工具の加工面の形状を示す正面図、第８図（
ロ）は第８図（イ）の側面図、第９図は第５図および第
６図に示す工具の他の加工面例を示す側面図、第１０図
は工具のさらに他の加工面例を示す正面図である。 １００．リードフレーム、７ａ、、、半導体チップ、１
０，１１．、、工具移動手段、１５１１．ホーン、１６
．１６．、、酸化被膜除去用の工具、２６．、、荷重付
与手段、３０００．リードフレーム固定手段、Ｗｏ、。 ワイヤ 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）リードフレームを固定し、該リードフレームに半導
    体チップもしくはワイヤを接続する箇所の表面に、超音
    波振動が与えられている工具を押付けながら該表面上に
    て移動させ、該表面の酸化被膜を除去することを特徴と
    するリードフレームの酸化被膜除去方法。 ２）リードフレームを固定する手段と、超音波発振器に
    接続されたホーンと、ホーン先端に取付けた酸化被膜除
    去用の工具と、該工具を所定の力でリードフレームに押
    付ける荷重付与手段と、工具移動手段とを備えたリード
    フレームの酸化被膜除去装置。
JP60043615A 1985-03-07 1985-03-07 リ−ドフレ−ムの酸化被膜除去方法及び装置 Pending JPS61203645A (ja)

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JP60043615A Pending JPS61203645A (ja) 1985-03-07 1985-03-07 リ−ドフレ−ムの酸化被膜除去方法及び装置

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JP (1) JPS61203645A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010147450A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Shinji Onabeda 超音波ボンディング方法及び超音波ボンディング装置
CN111048472A (zh) * 2020-01-07 2020-04-21 芜湖乐知智能科技有限公司 一种带镀层的红外探测器真空封装结构

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