JP2000340603A - 半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディング装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個流しの半導体ワークのワーク搬出入とワ
イヤボンディング作業を効率的に行い、生産性の向上、
安定稼動率の保持を可能とかると共に小型，コンパクト
に形成される半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディ
ング装置と方法を提供する。 【解決手段】 半導体ワークは１個づつワーク搬出入機
構部２によりステージユニット４のワーク保持部３に投
入される。ここで半導体ワークは位置決めされ、且つ所
定温度に加熱された後、ステージユニット４の回動機構
部９により１８０度回動しボンディングユニット６側に
移動され、クランパ７によりクランプされた後、所定の
ワイヤボンディング作業がボンディングユニット６のキ
ャピラリ１９により行われる。この作業中、別のワーク
保持部３内に次の半導体ワークが投入される。ワイヤボ
ンディング作業終了済みの半導体ワークは１８０度回動
して元の位置に復帰したワーク保持部３に係合するワー
ク搬出入機構部２により次工程側に搬出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ワークの搬
出入とそのワイヤボンディング作業を行う装置と方法に
係り、特に、１個流しの半導体ワークを効果的に製造す
る半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディング装置と
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ワークであるＩＣチップ等をワイ
ヤボンディングする装置としては各種の公知技術があ
る。例えば、特開平４−１２３４４６号公報や特開平４
−３６４０４９号公報が挙げられる。特開平４−１２３
４４６号公報の「位置決め制御方法」にはリードフレー
ムに搭載されてワイヤボンダの位置に移送されて位置決
めされるＩＣチップのワイヤボンディングに関する技術
が開示されているが、この公知技術はリードフレーム上
に搭載される多数個のＩＣチップを正確に位置決めしワ
イヤボンディング作業を行うものである。また、特開平
４−３６４０４９号公報の「ワイヤボンダ」はボンディ
ングステージ部を上下二段構造にし、上段はワイヤボン
ディング用，下段はワイヤボンディング作業を終えたリ
ードフレームを通過させ、ワイヤボンディング作業の効
率化を図るものであり、この場合も複数個のＩＣチップ
が同時に搬送されてワイヤボンディング作業を行うもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体製造装置、例え
ばワイヤボンダにおける半導体ワークの搬送形態として
は、前記の公知技術のように一般的に半導体ワークであ
るＩＣチップや中空パッケージを複数個搭載できるリー
ドフレーム又はキャリアを用いるものが通常である。然
し乍ら、近年、多品種少量生産への対応や装置の小型化
及びリードタイムの短縮等の生産効率，生産性向上の要
請から半導体ワークを１個流しで生産する生産方式が採
用されつつある。この１個流しの場合の搬送方式として
は、間欠搬送や吸着保持ピック＆プレイス搬送により半
導体ワークを前工程から直接ワイヤボンドステージに搬
送するものが一般的である。然し乍ら、この方式では次
のような問題点がある。即ち、従来の搬送形態のリード
フレームやキャリアによる間欠搬送の場合は位置決め孔
を利用して半導体ワークの位置決めが予め完了するが、
１個流しの場合には以上のような位置決めができないた
め、ワイヤボンディング作業の前に半導体ワーク自体を
位置決めする必要がある。また、ワイヤボンディング作
業を行う前に半導体ワークをある温度以上に加熱する必
要があり、また、所定位置に半導体ワークをクランプし
て固定する工程も必要になる。以上のように、１個の半
導体ワークを直接ワイヤボンドステージに搬送してワイ
ヤボンディング作業を行う場合には、位置決め，加熱，
クランプ，ワイヤボンディング作業、ワーク搬出等を同
じステージで連続して行う必要があり、トータルの作業
時間が非常に長くなり、結果として生産性が低くなる問
題点がある。

【０００４】本発明は、以上の事情に鑑みて発明された
ものであり、半導体ワークを１個づつ流して多品質少量
生産に対応すると共に、半導体の搬出入，位置決め，加
熱，クランプ等とワイヤボンディング作業を平行に行う
ようにして生産性の向上を図り、且つ装置のコンパクト
化、稼動の安定化を図る半導体ワークの搬出入及びワイ
ヤボンディング装置と方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、ＩＣチップをダイボンドした中空パッ
ケージからなる半導体ワークを１個流しで搬出入すると
共にその間にワイヤボンディング作業を行うべく構成さ
れる半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディング装置
であって、該装置は、回動テーブル上の相対向する位置
に配設され前記半導体ワークをワイヤボンディング可能
な姿勢に保持する一対のワーク保持部を１８０度間欠回
転可能に支持するステージユニットと、該ステージユニ
ットの昇降機構部と、前記ステージユニットの前記ワー
ク保持部に係合して配設され前記半導体ワークの搬出入
を行うワーク搬出入機構部と、前記ステージユニットの
回動によりワイヤボンディング作業位置に位置決め移動
された前記半導体ワークのワイヤボンディング作業を行
うボンディングユニットとを有し、前記ステージユニッ
トの前記ワーク保持部の近傍には前記半導体ワークを予
備加熱する加熱手段が内蔵される半導体ワークの搬出入
及びワイヤボンディング装置を構成するものである。更
に具体的に、前記ワーク保持部の近傍には、前記ワーク
保持部に保持される前記半導体ワークの位置決めを行う
位置決め機構部が設けられ、前記ボンディングユニット
側にはワーク保持部上の半導体ワークをワーク保持部に
固持するクランパが設けられることを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、以上の目的を達成するた
めに、ＩＣチップをダイボンドした中空パッケージから
なる半導体ワークを１個流しで搬出入すると共にその間
にワイヤボンディング作業を行う半導体ワークの搬出入
及びワイヤボンディング方法であって、１８０度間欠回
転されるステージユニット上に相対向して配設される一
対のワーク保持部の１つに前記半導体ワークを１個搬入
する第１の手順と、前記半導体ワークを前記ワーク保持
部の所定位置に位置決めする第２の手順と、前記ステー
ジユニットを１８０度回動し、前記半導体ワークをワイ
ヤボンディング作業位置に位置決め移動する第３の手順
と、その位置で前記半導体ワークをワーク保持部にクラ
ンプする第４の手順と、前記半導体ワークのワイヤボン
ディング作業を行う第５の手順と、ワイヤボンディング
作業済みの前記半導体ワークを元の位置に戻るべくステ
ージユニットを１８０度回動する第６の手順と、前記ワ
ーク保持部上のワイヤボンディング作業済みの前記半導
体ワークを搬出する第７の手順と順次行うものからな
り、前記ステージユニット上に相対向して配設されたワ
ーク保持部上における前記半導体ワークの１つがワイヤ
ボンディング作業中において、ワイヤボンディング作業
済みの前記半導体ワークの搬出と新しい半導体ワークの
搬入を行う半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディン
グ方法を特徴とするものである。

【０００７】半導体ワークは搬出入機構部によりステー
ジユニットの１つのワーク保持部に搬入され位置決め機
構部によりワイヤボンディング可能の姿勢に保持され
る。この状態で半導体ワークは適温に加熱される。次
に、ステージユニットを１８０度回動し、半導体ワーク
をボンディングユニット側に移送し、半導体ワークをク
ランプし、ワイヤボンディング作業を行う。この場合、
もう１つのワーク保持部に新しい半導体ワークを搬入
し、予備作業を行う。ワイヤボンディング作業が終了し
たら、ステージユニットを１８０度自動し、ワイヤボン
ディング作業済みの半導体ワークを元の位置に戻すと共
に新しい半導体ワークをボンディングユニット側に移送
する。元の位置に戻った半導体ワークはワーク搬出入機
構部により次工程側に搬出される。以下、前記の同一作
業を繰返し行う。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体ワークの搬
出入及びワイヤボンディング装置と方法の実施の形態を
図面を参照して詳述する。図１は本発明の半導体ワーク
の搬出入及びワイヤボンディング装置１（以下、単にワ
イヤボンディング装置１という）は大別して半導体ワー
クのワーク搬出入機構部２と、半導体ワークをワイヤボ
ンディング可能の状態に保持する一対のワーク保持部
３，３を相対向して配置しこれ等を交互に１８０度回動
位置に回動するステージユニット４と、ステージユニッ
ト４の昇降機構部５と、ワイヤボンディング作業を行う
ボンディングユニット６と、クランパ７等とからなる。

【０００９】まず、図１，図２によりステージユニット
４を説明する。ステージユニット４は回転テーブル８
と、これを１８０度づつ間欠回動する回動機構部９と、
回動機構部９の回動軸１０を挟んで相対向して対象位置
に配置されるワーク保持部３，３等とからなる。また、
図１に示すように、ステージユニット４にはこれを昇降
させる昇降機構部５が付設される。この昇降機構部５や
前記の回動機構部９等の構造は公知技術であり、説明を
省略する。また、図２に示すようにワーク保持部３，３
は半導体ワークを保持する保持穴部１１と、その下方に
配置される加熱手段１２が設けられている。保持穴部１
１には図略の真空吸着系が係合して配置される。また、
加熱手段１２は例えばカートリッジ型ヒータからなり、
図略の電源供給制御部に連結される。また、一対のワー
ク保持部３，３の前記真空吸着系は夫々独立しており、
単独に真空吸着のＯＮ／ＯＦＦができる。

【００１０】図３はワイヤ２４を有する中空パッケージ
１３にＩＣチップ１４を収納した半導体ワーク１５を示
す。なお、ＩＣチップ１４は中空パッケージ１３にダイ
ボンドされて配置される。図４は、前記の半導体ワーク
１５のワイヤボンディング作業の概要を示すもので、Ｉ
Ｃチップ１４は後に説明するボンディングユニット６に
より前記ワイヤ２４側とワイヤボンディングされる。

【００１１】ワーク搬入機構部２は図１に示すように１
個の半導体ワーク１５を吸着保持すると共にこれを所定
位置に移送し得る真空吸着ピック＆プレイス搬送機構を
有する搬送ユニット１６からなり、半導体ワーク１５を
ステージユニット４の１つのワーク保持部３の保持穴部
１１に投入すると共に、ワイヤボンディング作業を終了
してワーク保持部３上に搭載されている半導体ワーク１
５を吸着保持して次工程側に搬送する構造を有するもの
からなる。

【００１２】ステージユニット４のワーク保持部３の近
傍には、ワーク保持部３内に保持される半導体ワーク１
５の位置決めを行う位置決め具１７，１８が配設され
る。位置決め具１７，１８は相対向して配置され、ワー
ク保持部３に保持されている半導体ワーク１５の前後方
向に係合して半導体ワーク１５を所定のワイヤボンディ
ング作業可能の位置にセットすべく機能する。

【００１３】半導体ワーク１５のワイヤボンディング作
業を行うボンディングユニット６は、キャピラリ１９
と、これを保持するボンディングヘッド２０と、これ等
をＸＹＺ方向に移動させるＸＹＺ駆動機構部（図略）を
内蔵するボンディングユニット本体２１等とからなる。
なお、ワイヤボンディング作業はキャピラリ１９を超音
波励振して行う。

【００１４】クランパ７は、本実施の形態ではウインド
クランパ２２が用いられる。このウインドクランパ２２
はボンディングユニット２１内のバネ機構（図略）によ
り常時下方にバネ力が作用するように支持される。従っ
て、ウインドクランパ２２を下方から押圧することによ
り、押圧側にクランプ力が作用する。ウインドクランパ
２２にはワーク保持部３が挿通し得る孔２３が設けら
れ、ワーク保持部３及びこれに保持される半導体ワーク
１５が孔２３を通過してキャピラリ１９に近接した状態
でウインドクランパ２２は下方より押され、ワーク保持
部３側にはクランプ力が作用し半導体ワーク１５がクラ
ンプされるように形成される。

【００１５】次に、以上の構造のボンディング装置１に
よる半導体ワーク１５の搬出入とワイヤボンディング作
業方法を図５のフローチャート等を用いて説明する。ま
ず、ワーク搬出入機構部２の搬送ユニット１６により１
個に半導体ワーク１５を真空吸着し、これをステージユ
ニット４の１つのワーク保持部３の保持穴部１１の位置
に搬送しワーク搬入を行う（ステップ１００）。ここで
位置決め具１７，１８で半導体ワーク１５を正確な保持
位置に位置決めし、半導体ワーク１５をワーク保持部３
に真空吸着により保持する。この状態で加熱手段１２に
より予備加熱し、半導体ワーク１５を所定の温度に加熱
する（ステップ１０１）。

【００１６】次に、ステージユニット４を回動機構部９
を動作して１８０度回動し、半導体ワーク１５を所定位
置に保持しているワーク保持部３をボンディングユニッ
ト６側に移動する（ステップ１０２）。この状態で昇降
機構部５を作動し、ステージユニット４を上昇させ、ウ
インドクランパ２２を上方に押しワーク保持部３及び半
導体ワーク１５をウインドクランパ２２によりクランプ
する（ステップ１０３）。なお、クランプ力は約０．５
乃至１ｋｇｆ程度である。この状態で半導体ワーク１５
のワイヤボンディング位置にキャピラリ１９を移動せし
め、所定のワイヤボンディング作業を行う（ステップ１
０４）。

【００１７】一方、ワイヤボンディング作業されている
半導体ワーク１５を保持するワーク保持部３と相対向す
る位置にあるもう１つのワイヤ保持部３は、半導体ワー
ク１５を投入し得る位置に位置付けされているため、ワ
ーク搬出入機構部２を作動せしめて次の半導体ワーク１
５をワーク保持部３側に移送し、半導体ワーク１５の保
持、位置決め、加熱等を予め行う。この作業は１つ前の
半導体ワーク１５のワイヤボンディング作業中に平行し
て行われる。

【００１８】ワイヤボンディング作業が終了したら、ス
テージユニット４を１８０度回動し、ワイヤボンディン
グ作業済みの半導体ワーク１５を保持しているワーク保
持部３を元の位置に復帰させる（ステップ１０５）。こ
の動作に伴ってもう１つのワーク保持部３及びこれに保
持されてワイヤボンディング作業前の準備作業の終了し
ている次の半導体ワーク１５がワイヤボンディングユニ
ット６側に移送され、所定のワイヤボンディング作業が
行われる。また、元の位置に復帰したワーク保持部３上
の半導体ワーク１５はワーク搬出入機構部２により次工
程側に搬出される（ステップ１０６）。以下、同一のサ
イクルを繰返し行うことにより半導体ワーク１５は１個
づつ連続的にワイヤボンディング作業されて搬出され
る。以上のように、本発明のボンディング装置１は、ワ
イヤボンディング作業と同時に半導体ワーク１５の搬出
入が行われるため、ロスタイムが大幅に低減する。ま
た、一対のワーク保持部３，３の入れ換えが回転機構部
による回動作業により行われるため、これに要する時間
は極めて小さく、稼動率の向上が図れる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤボンディング作
業と半導体ワークの搬出入が平行として行われるため、
ロスタイムが少なく、生産性の大幅な向上が図れる。ま
た、装置構造が回転テーブル８等を用いたコンパクトで
小型のものからなり、装置コストの低減が可能であり、
また、各構成要素間の移送に要するロス時間が極めて少
なく、稼動率の向上が図れ、且つ安定稼動化が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体ワークの搬出入及びワイヤボン
ディング装置の全体概要構造を示す斜視図。

【図２】図１におけるステージユニットまわりの詳細構
造を示す斜視図。

【図３】本発明における半導体ワークの１つを示す斜視
図。

【図４】ワイヤボンディング作業の概要を示す模式図。

【図５】本発明の半導体ワークの搬出入及びワイヤボン
ディング方法を説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１ 半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディング装
置（ワイヤボンディング装置） ２ ワーク搬出入機構部 ３ ワーク保持部 ４ ステージユニット ５ 昇降機構部 ６ ボンディングユニット ７ クランパ ８ 回転テーブル ９ 回動機構部 １０ 回動軸 １１ 保持穴部 １２ 加熱手段 １３ 中空パッケージ １４ ＩＣチップ １５ 半導体ワーク １６ 搬送ユニット １７ 位置決め具 １８ 位置決め具 １９ キャピラリ ２０ ボンディングユニット本体 ２１ ボンディングユニット本体 ２２ ウインドクランパ ２３ 孔 ２４ ワイヤ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＣチップをダイボンドした中空パッケ
   ージからなる半導体ワークを１個流しで搬出入すると共
   にその間にワイヤボンディング作業を行うべく構成され
   る半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディング装置で
   あって、該装置は、回動テーブル上の相対向する位置に
   配設され前記半導体ワークをワイヤボンディング可能な
   姿勢に保持する一対のワーク保持部を１８０度間欠回転
   可能に支持するステージユニットと、該ステージユニッ
   トの昇降機構部と、前記ステージユニットの前記ワーク
   保持部に係合して配設され前記半導体ワークの搬出入を
   行うワーク搬出入機構部と、前記ステージユニットの回
   動によりワイヤボンディング作業位置に位置決め移動さ
   れた前記半導体ワークのワイヤボンディング作業を行う
   ボンディングユニットとを有し、前記ステージユニット
   の前記ワーク保持部の近傍には前記半導体ワークを予備
   加熱する加熱手段が内蔵されることを特徴とする半導体
   ワークの搬出入及びワイヤボンディング装置。
2. 【請求項２】 前記ワーク保持部の近傍には、前記ワー
   ク保持部に保持される前記半導体ワークの位置決めを行
   う位置決め機構部が設けられ、前記ボンディングユニッ
   ト側にはワーク保持部上の半導体ワークをワーク保持部
   に固持するクランパが設けられることを特徴とする請求
   項１に記載の半導体ワークの搬出入及びワイヤボンディ
   ング装置。
3. 【請求項３】 ＩＣチップをダイボンドした中空パッケ
   ージからなる半導体ワークを１個流しで搬出入すると共
   にその間にワイヤボンディング作業を行う半導体ワーク
   の搬出入及びワイヤボンディング方法であって、１８０
   度間欠回転されるステージユニット上に相対向して配設
   される一対のワーク保持部の１つに前記半導体ワークを
   １個搬入する第１の手順と、前記半導体ワークを前記ワ
   ーク保持部の所定位置に位置決めする第２の手順と、前
   記ステージユニットを１８０度回動し、前記半導体ワー
   クをワイヤボンディング作業位置に位置決め移動する第
   ３の手順と、その位置で前記半導体ワークをワーク保持
   部にクランプする第４の手順と、前記半導体ワークのワ
   イヤボンディング作業を行う第５の手順と、ワイヤボン
   ディング作業済みの前記半導体ワークを元の位置に戻る
   べくステージユニットを１８０度回動する第６の手順
   と、前記ワーク保持部上のワイヤボンディング作業済み
   の前記半導体ワークを搬出する第７の手順とを順次行う
   ものからなり、前記ステージユニット上に相対向して配
   設されたワーク保持部上における前記半導体ワークの１
   つがワイヤボンディング作業中において、ワイヤボンデ
   ィング作業済みの前記半導体ワークの搬出と新しい半導
   体ワークの搬入を行うことを特徴とする半導体ワークの
   搬出入及びワイヤボンディング方法。