JPH02205331A - 半導体のボンディング方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はボンディングステージとボンディングヘッドに
よりテープキャリア内に形成されたリードフレームのイ
ンナーリードとチップの端子をボンディング加工し、引
続いてダウンセット加工を行なう半導体のボンディング
方法、および、装置に関するものである。

（従来技術） 近年、半導体は、合成樹脂フィルム等のテープに銅箔を
張り付け、該銀箔をエツチング処理してテープ上にリー
ドフレームを形成すると共に、ＩＣ等のチップの接続端
子部に金のバンブを付着したものを準備し、例えば、特
開昭５８−１６５３３５号公報に記載されているような
装置を使用してボンディング加工が行なわれている。す
なわち、チップをボンディングステージ上に載置すると
共に、テープを所定の位置に搬送し、ボンディングヘッ
ドを垂直方向に下降させることにより、テープのインナ
ーリードとチップの端子であるバンブを接続している。

上述の操作よって得られた半導体はテープのインナーリ
ードとチップが略平行な状態になっているため、該イン
ナーリードがチップに接触して短絡することがある。そ
こで、ボンディング加工を行なった後、同一位置におい
てテープを水平な状態で上方に移動させてインナーリー
ドがチップに対して傾斜するようにダウンセット加工す
るか、あるいはダウンセット加工装置を使用し、ボンデ
ィング加工の済んだテープを所定の位置に固定すると共
に、チップを上下から把持し、該チップを下降させてダ
ウンセット加工を行なっている。

（問題点） 前者のテープを水平な状態で上方に移動させてダウンセ
ット加工する方法では、テープを移動させる際にインナ
ーリード、あるいは、アウターリードに余分な張力が作
用してインナーリードに損傷を与えることがあり、また
、非常に薄いテープに歪、皺等を生じないよう水平な状
態で垂直方向に昇降させるためには、非常に高度の加工
、組立技術が必要であり、この様な構成の装置を実用化
することは非常に困誼であるという問題があった。

また、後者のダウンセット加工装置を使用してダウンセ
ット加工する場合は、ボンディング加工されたテープを
所定の位置にセットしなければならず、該テープの把持
操作において歪、皺等を生じる等の問題があった。

（目自勺） 本発明の第１の目的は、ボンディング加工に引続いてダ
ウンセット加工を行なうことができるようにすることで
ある。

第２の目的は、テープに歪、皺等を生じさせないように
することである。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を構成するなめ本発明の半導体のボンディン
グ方法は、ボンディングステージにチップを載置すると
共に、テープを所定の位置に搬送し、ボンディングヘッ
ドを垂直方向に下降させてテープに形成されたインナー
リードとチップの端子を加熱、圧着してボンディング加
工を行ない、次いで、テープを固定した状態でボンディ
ングステージとボンディングヘッドをインナーリード部
とチップを把持した状態で下降させてダウンセット加工
を行なうようになっている。

また、上述の方法を実施するため本発明の発明の半導体
のボンディング装置は、テープ把持機構を挾んで上方に
ボンディングヘッドを、下方にボンデンィグステージを
配設すると共に、該ボンデンィグステージとボンディン
グヘッドを同時、または、単独で垂直方向に昇降するよ
うに構成されている。

上述の装置は、ボンディングヘッド、および、ボンディ
ングステージを、カム機構により垂直方向に昇降せしめ
るように構成することにより確実に実施することができ
る。

（実施例） 本発明の半導体のボンディング装置の１実施例の構成を
図面に基づいて説明することにする。

半導体のボンディング装置は、所定のボンディング位置
に搬送されたテープ９０を固定するためのテープ把持機
Ｊｆｆ４３と、チップ９１をボンディング位置に載置す
るためのボンディングステージ２と、テープ９０に形成
されたインナーリード９０ａとチップ９１の端子９１ａ
を接続する圧接用のボンディングヘッド１とにより構成
されている。

そして、該ボンディングヘッド１は、機台に設置された
水平方向の前後、左右に移動するＸ−Ｙテーブル（図示
せず）上に設置してあり、その詳細は第１図、及び第２
図に示す通りである０図中、４はＸ−Ｙテーブル（図示
せず）上に取付けられた枠体であり、壁面に水平な状態
でガイド４ａが形成しである。５は枠体に形成されたガ
イド４ａに沿って水平方向に移動するように取付けられ
た支持体である。６は枠体・４に回転自在に取付けられ
た軸であり、パルスモータ、あるいは同期電動機等の電
動機（図示せず）により回転する。該軸６には、第１カ
ム体７と第２カム体８が取付けてあり、一体的に回転し
ても同時に支持体５、および、揺動体１０に作用しない
ようにカム面を形成しである。９は支持体５に取付けら
、れなカムフォロアであり、枠体４と支持体５の間に掛
は渡されたスプリング、あるいは、シリンダー（図示せ
ず）等によって第１カム体７のカム面に当接され、該第
１カム＃−７が回転すると支持体５が水平方向に移動す
る。揺動体１０は軸１１によって枠体４に回動自在に取
付けてあり、端部に案内溝１０ａが形成しである。１２
は揺動体１０に回転自在に取付けられたカムフォロアで
あり、第２カム体８のカム面に当接している。１３はボ
ンディングツール１６を取付けるためのブラケットであ
り、軸受１４が一体的に取付けである。該軸受１４は支
持体５に形成されたガイド５ａに沿って垂直方向に昇降
できるように取付けである。１５はブラケット１３に回
動自在に取付けられたローラであり、揺動体１０に形成
された案内溝１０ａに係合している。

ボンディングツール１６は、テープ９０に形成されたイ
ンナーリード９０ａをチップ９１の端子９１ａに所定の
温度で押圧するため、シーズヒータ等の加熱源（図示せ
ず）が取付けである。また、ブラケット１３等が加熱さ
れないように断熱材、冷却＃笠が加熱源の上部に取付け
である。

１７は単動リンダ−であり、ピストンロッドの端部が揺
動体１０の下面に当接している。そして、ピストンロッ
ドが突出すると、揺動体１０が軸１１を支点にして反時
計方向に回動し、ブラケット１３と共にボンディングツ
ール１６を下降する。

１８ａ、１８ｂはボンディングツール１６の昇降位置を
揺動体１０を介して検出する検知器であり、揺動体１０
の端部に形成された突出部１０ｂによって作動する。１
９はブラケット１３に取付けられたマイクロメータ等の
螺子体でダウンセット量を決めるものであって、支持体
５の上面５ｂに当接してボンディングツール１６の下降
位置を規制する。

次に、ボンディングツ−ル２の詳細は第３図、および、
第４図に示す通りであり、図中、２０は機台上に設置さ
れた水平方向の前後、左右に移動するＸ−Ｙテーブル（
図示せず）上に取付けられた！−ンテーブルであり、基
台２１が水平方向に移動自在に取付けである。２２は基
台２１上に取付けられた一対のブラケットであり、軸受
２３が対向するように取付けである。２４は支持体２８
に軸２９により回動自在に取付けな昇降体であり、ロー
ラ２５が回転自在に取付けである。該ローラ２５は基台
２１に設置されたシリンダー２６のピストンロッドの端
部に取付けられたカム体２７のカム面２７ａに当接して
いる。支持体２８には、ガイド２８が形成され、ブラケ
ット２２に取付けられた軸受２３と係合し垂直方向に昇
降する。また、支持体２８に螺着された螺子３０によっ
て昇降体２４を、軸２９を支点にして回動させ支持体２
８の垂直方向の高さ位置を調節する。３１は昇降体２４
に突設されたビン３２と支持体２８に突設されたビン３
３に掛は渡したスプリングであり、支持体２８を昇降体
２４側に常時近接させる。

３４は基台２１に突設されたビン３５と支持体２８に突
設されたビン３６に掛は渡したスプリングであり、ロー
ラ２５をカム体２７のカム面２７ａに所定の面圧で当接
する。そして、シリンダー２６のピストンロッドが突出
すると昇降体２４と共に支持体２８が上昇し、ピストン
ロッドが引っ込むと昇降体２４と共に支持体２８が下降
する。

３７は支持体２８の上面に取付けられた冷却体であり、
水、空気等の冷却用流体を通すための孔が穿設され、冷
却用流体供給用管（図示せず）が連結しである。３９は
断熱材３８を介して冷却体３７に取付けられた加熱体で
あり、シーズヒータ等の加熱源（図示せず）が取付けで
ある。４０は加熱体３９の上面に取付けられたステージ
であり、チヅプ９１をａ置する。４１は基台２１に取付
けられたブラケットであり、垂直方向にガイド４１ａが
形成しである。４２は軸受４３を一体的に取付けた位置
決め片であり、該軸受４３がブラケット４１に形成され
たガイド４１ａに係合して垂直方向に昇降する。４４は
基台２１に取付けられたシリンダーであり、ピストンロ
ッドの端部に上述の位置決め片４２が取付けである。４
５はブラケット４１に螺着された螺子であり、位置決め
片４２の規制面４２ａが当接して位置決め片４２の上方
への移動を規制する。４６は昇降体２４に取付けられた
ブラケットであり、マイクロメータ等の螺子体４７が取
付けである。そして、螺子体４７が位置きめ片４２の規
制面４２ｂに当接して昇降体２４の下方への移動を規制
する。

上述のように構成するボンディングステージ２は、シリ
ンダー２６が作動してピストンロッドが突出すると、カ
ム体２７によってローラ２５を取付けた昇降体２４、お
よび、支持体２８が上昇してステージ４０がボンディン
グ操作位置に移動し、ピストンロッドが引っ込むと、昇
降体２４、および、支持体２８が螺子体４７が位置決め
片４２の規制面４２ｂに当接するまで下降してステージ
４０がダウンセット操作位置に移動する。該ダウンセッ
ト量は螺子４５によって位置きめ片４２の高さを調節し
て決める。

テープ把持機構３の詳細は第５図、乃至、第７図に示す
通りであり、図中、４８は機台（図示せず）に取付けら
れた枠体であり、垂直方向にガイド４８ａ、４８ｂが形
成しである。４９は軸受５０が一体的に取付けられた下
枠であり、該軸受５０が枠＃−４８に形成されたガイド
４８ａに係合して垂直方向に昇降する。５１は下枠４９
に形成された溝部に嵌着された押え片であり、螺子５２
によって下枠４９に固定しである。５３は軸受５４が一
体的に取付けられた上枠であり、該軸受５４が枠体４８
に形成されたガイド４８ｂに係合して垂直方向に昇降す
る。５５は上枠５３に形成された溝部に嵌着された押え
片であり、螺子５６によって上枠５３に固定しである。

５７はシリンダーであり、胴部に下枠４９が、ピストン
ロッドの端部に上枠５３が取付けである。５８は枠体４
８に突設されたビン５９と下枠４９に突設されたビン６
０に掛は渡したスプリングであり、ンリンダー５７の創
部を下方に引張る。上述のシリンダー５７に取付けられ
た下枠の下方への移動規制は枠体４８に螺着された螺子
６１によって行なう。

また、シリンダー５７のピストンロッドに取付けられた
上枠５３の上方への移動規制は枠体４８に螺着された螺
子６２によって行ない、下方への移動規制は螺子６３に
よって行なう。

６４は枠体４８に取付けられた案内枠であり、テープ９
０の幅方向の位置規制を行なう案内溝６４ａと、ボンデ
ィング操作用の穴６４ｂが形成しである。

６５は記憶回路、比較演算回路、動作指令回路、等から
なる制御装置、あるいは、マイクロコンピュタ−である
。

６６は圧空供給主管であり、コンプレッサー等の圧空供
給源に連結しである。６７はカムフォロア１２を第２カ
ム体８に当接するためのシリンダー１７に供給する圧空
の圧力を調節する減圧弁であり、入側は圧空供給主管６
６に、出側は圧空供給管７５により電磁弁６８に連結し
である。また、電磁弁６８の出側は圧空供給管７６によ
りシリンダー１７に連結しである。６９はボンディング
操作時にボンディングツール１６を下降する圧空の圧力
を調節をする減圧弁であり、入側は圧空供給主管６６に
、出側は電磁弁７０に連結しである。

また、電磁弁７０の出側は圧空供給管７７により電磁弁
６８に連結しである。７１はダウンセット操作時にボン
ディングツール１６を下降するシリンダーに供給する圧
空の圧力を調節する減圧弁であり、入側は圧空供給主管
６６に、出側は電磁弁７２に連、結しである。また、電
磁弁７２の出側は圧空供給管７７に連結しである。７３
はダウンセット操作時にステージ４０を下降するシリン
ダーへの圧空の供給、停止を行なう電磁弁であり、入側
は圧空供給主管６６に、出側は圧空供給管７８．７９に
よってシリンダー２６に連結しである。

７４はダウンセット操作時のステージ４０の下降量を規
制するシリンダーへの圧空の供給、停止を行なう電磁弁
であり、入側は圧空供給主管６６に、出側は圧空供給管
８０．８１によってシリンダー４４に連結しである。

上述の装置によりボンディング加工、およびダランセッ
ト加工を行なう場合は、減圧弁を操作してシリンダー１
７に供給する圧空の圧力が予め設定した値になるように
する。また、螺子体１９を操作してダウンセット操作時
にボンディングツール１６が所定の位置まで下降するよ
うに調節すると共に、螺子４５を操作して位置決め片４
２の突出位置を、螺子体４７を操作してダウンセット操
作時のステージ４０の下降位置を調節する。制御装置６
５にはボンディングヘッド１、ボンディングステージ２
、テープ把持機構３等の動作順序、動作時間、テープの
搬送量、ボンディングツール１６、および、ステージ４
０の加熱温度等を設定して入力する。

次いで、チーブ供給用リール（図示せず）を所定のテー
プ供給部に装着し、該リール（図示せず）からテープ９
０を引き出して案内枠６４の案内溝６４ａ、および、押
え片５１．５５の間を通して巻取部に装着されたリール
（図示せず）に巻き付けると共に、チップ９１を供給機
構（図示せず）のトレー、コンベア等に準備する。

これ等の準備ができ、制御装置６５を始動させることに
より、テープ９０が送出され、テープ９０に形成された
最初のインナーリード９０ａがボンディング操作位置に
搬送されると、シリンダー５７が伴動してピストンロッ
ドが引っ込み、上枠５３が螺子６３に当接するまで下降
する。しかし、ピストンロッドは引続き引っ込もうとす
るなめ、シリンダー５７の本体と共に下枠４９が上昇し
、テープ９０を下枠４９に取付けられた押え片５１と上
枠５３に取付けられた押え片５５によって上下から把持
する。上述の操作中に供給機構（図示せず）が作動して
チップ９１をステージ４０上に載置し、次いで、Ｘ−Ｙ
テーブル（図示せず）等が作動してチップ９１をボンデ
ィング操作位置に搬送すると、電磁弁７３が作動して圧
空をシリンダー２６に供給し、ピストンロッドを引っ込
めてカム体２７を（へ）方向に移動させ、昇降体２４、
支持体２８と共にステージ４０を上方に移動する。そし
て、ステージ４０上のチップ９１がボンディング位置に
移動すると、電動機（図示せず）が作動して軸６と共に
第１カム＃７を回転し、支持体５と共にボンディングヘ
ッド１６を（イ）の方向に突出する。該ボンディングヘ
ッド１６がボンディング位置に移動すると、電磁弁６８
が作動して管路が切り替わって減圧弁６７からの圧空を
シリンダー１７に供給してピストンロッドを突出させ、
揺動体１０を軸１１を支点にして（ニ）方向に回動させ
てカムフォロア１２を第２カム体８に所定の押圧力で当
接する。

すると、電動機（図示せず）が作動して軸６と共に第１
カム体７が回転してカム面を軸心側に近付くように変化
させる。この時、シリンダー１７には圧空が供給された
ままになっているため、該カム面の変化にともなって揺
動体１０は軸１１を支点にして（ニ）方向に回動される
。そして、ブラケット１４と共にボンディングヘッド１
６が垂直方向に下降し、所定の温度に加熱されているボ
ンディングヘッド１６によってテープ９０に形成された
インナーリード９０ａとチップ９１の端子９１ａが２〜
５　ｋｇの力で押し付けられた状態になり、揺動体１０
の端部に形成された作動部１０ａによって検知器１８ａ
が作動すると、電磁弁６８と電磁弁７０が同時に作動し
て管路が切り替えられて減圧弁７０からの圧空をシリン
ダー１７に供給してボンディングヘッド１６に２０〜３
０１ｑｒの力を作用させてテープ９０に形成されたイン
ナーリード９０ａとチップ９１の端子９１ａを加熱、圧
着してボンディング加工を行なう、該ボンディング加工
操作中に、電磁弁７４を作動して圧空をシリンダー４４
に供給してピストンロッドを突出させ、位置決め片４２
を所定の位置に移動させる。

そして、予め設定されたボンディング加工時間が経過す
ると、電磁弁６８．７０．７２．７３を同時に作動させ
て管路を切り替え、シリンダー１７には減圧弁７１から
の圧空を供給すると共に、シリンダー２６の圧空の供給
位置を変えてピストンロッドを突出し、スプリング３４
によって昇降体２４、支持体２８と共にステージ４０を
支持体２８に一体的に取付けられている螺子体４７が位
置決め片４２に当接するまで下降する。この時、ボウデ
ィングヘッド１６もテープ９０のインナーリード９０ａ
の上面に２〜５　ｋｓｒの力を作用させ、ステージ４０
との間に該インナリード９０ａとチップ９１を把持した
状態のままでボンディングツール１６と一体的に取付け
られている螺子体１９が支持体５の上面５ａに当接する
まで下降する。

上述の操作においてテープ９０は押え片５１．５５によ
り固定された状態でチップ９１のみが下動機（図示せず
）が作動して軸６と共に第２カム体８を回転して揺動体
１０を軸１１を支点にして（ハ）方向に回動する。する
と、ブラケット１３と共にボンディングツール１６が上
昇され、揺動体１０の突出部１０ｂによって検知器１８
ｂが作動・すると、電動機（図示せず）が作動して軸６
と共に第１カム体７が回転して支持体を（ロ）方向に引
っ込めてボンディングツール１６を待機位置て、予め設
定されたダウンセット操作時間が経過すると、電磁弁６
８．７４が作動して管路を切り替えシリンダー１７に対
する圧空の供給を停止すると共に、シリンダー４４に対
する圧空の供給位置を切り替えてピストンロッドを引っ
込め位置決め片４２を待機位置に戻す、すると、スプリ
ング３４によって昇降体２４、支持体２８と共にステー
ジ４０がローラ２５がカム体２７に当接する位ｉまで下
降する。一方、電磁弁６８が作動してシリンダー１７へ
の圧空の供給が停止されると、電ず）が作動してシリン
ダー５７に対する圧空の供給位置を切り替えピストンロ
ッドを突出し、上枠３５が螺子６２に当接する。この時
、ピストンロッドはさらに突出しようとするため今度は
シリンダー５７の本体と共に下枠４９が螺子６１に当接
するまで移動する。該上枠５３と下枠４９の移動によっ
て押え片５１．５５によるテープ９０の把持が解除され
る。すると、テープ供給部、および、巻取部（図示せず
）が作動してテープ９０を移動させ、２番目のインナー
リード９０ａをボンディング操作位置に搬送する０以上
の操作により一番目のインナーリード９０ａに対するチ
ップ９１の端子９１ａのボンディング加工と、ダウンセ
ット加工を終了する。

上述の操作を繰り返すことにより、テープ９０に形成さ
れたインナーリード９１ａに対するチップ９１の端子９
１ａのボンディング加工、およびダウンセット加工を連
続的に行なうことができる。

（発明の効果） 本発明の半導体のボンディング方法は、ボンディングス
テージにチップを載置すると共に、テープを所定の位置
に搬送し、ボンディングヘッドを垂直方向に下降させて
テープに形成されたインナーリードとチップの端子を加
熱、圧着してボンディング加工を行ない、次いで、テー
プを固定した状態でボンディングステージとボンディン
グヘッドをインナーリード部とチップを把持した状態で
下降させてダウンセット加工を行なため、ボンディング
加工に引続いてダウンセット加工を行なうことができ、
製造時間を短縮することができる。

また、本発明の半導体のボンディング装置は、テープ把
持機構を挾んで上方にボンディングヘッドを、下方にボ
ンデンィグステージを配設すると共に、該ボンデンィグ
ステージとボンディングヘッドを同時、または、単独で
垂直方向に昇降するように構成しであるため、フィルム
テープに歪、皺等を生じさせることなく確実にボンディ
ング加工とダウンセット加工を行なうことができる。

上述の装置は、ボンディングヘッド、および、ボンディ
ングステージを、カム機構により垂直方向に昇降せしめ
るように構成しであるため、構成が簡単で、しかも確実
に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体のボンディング装置の１実施例
を示す概略正面図であり、第２図は第１図におけるｚ−
Ｚ矢視図である。 第３図はボンディングステージの概略図であり、第４図
は第３図におけるＸ−Ｘ矢視図である。 第５図はテープ把持機構の概略図であり、第６図は第５
図におけるＹ−Ｙ矢視図であって、第７図は第５図の平
面図である。 第８図はダウンセット加工された半導体装置の断面を示
す概略図である。 １：ボンディングヘッド、 ２：ボンディングツ−ル、 ３：チー１把持機構、 ４．４８：枠体、　　５，２８：支持体、６．１１，２
９：軸、　　　７：第１カム体、３７：冷却体、 ３９：加熱体、 ４２：位置決め片、 ５１．５５：押え片、 ６４：案内枠、 ３８：断熱体、 ４０：ステージ、 ４９：下枠、 ５３：上枠、 ６５：制御装置、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ボンディングステージにチップを載置すると共に、
   テープを所定の位置に搬送し、ボンディングヘッドを垂
   直方向に下降させてテープに形成されたインナーリード
   とチップの端子を加熱、圧着してボンディング加工を行
   ない、次いで、テープを固定した状態でボンディングス
   テージとボンディングヘッドをインナーリード部とチッ
   プを把持した状態で下降させてダウンセット加工を行な
   うことを特徴とする半導体のボンディング方法。 ２）テープ把持機構を挾んで上方にボンディングヘッド
   を、下方にボンデンィグステージを配設すると共に、該
   ボンデンィグステージとボンディングヘッドを同時、ま
   たは、単独で垂直方向に昇降するように構成せしめたこ
   とを特徴とする半導体のボンディング装置。 ３）ボンディングヘッド、および、ボンディングステー
   ジを、カム機構により垂直方向に昇降せしめるようにし
   たことを特徴とする請求項２の半導体のボンディング装
   置。