JPH0416016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボンデイングヘツドと、電気的又は
電子的リードフレームを一定サイクルで運ぶコン
ベアと、リードフレームの保持手段で、クランプ
部材を含み且つ上記ボンデイングヘツドと協同動
作をするものと、を有するボンデイング装置に関
する。

［従来の技術及びその課題］ ミクロの回路即ち集積回路を製造する場合は、
電気的接続をチツプ又は基板に設置された個々の
回路と外部端子との間で行わねばならない。この
ために、通常、約25乃至500μｍの直径を有する
薄い金又はアルミニウムのワイヤを、同様に薄い
金又はアルミニウムの層からなる個々の接点又は
接点面に接合し、対応する回路又は外部端子に電
気的に接続する。この接合によりワイヤを取り付
けることを、ボンデイング（bonding）又はボン
ドすると呼び、このボンデイングが圧力を加えた
状態で、更に、超音波及び／又は直接的な熱エネ
ルギーの形のエネルギーを付与することにより行
われる。例えば、金で接合する場合を、ゴールド
ボンデイングと言う。

本発明はコンタクター即ちボンデイング装置に
関し、これによつて、薄いアルミニウムのワイヤ
が、圧力及び超音波の作用下で電気的又は電子的
リードフレーム、特に半導体素子の接点にボンド
される。このアルミニウムのワイヤーは、ワイヤ
供給手段及び超音波励起のプレスダイ即ち所謂ウ
エツジを有するボンデイングヘツドによつて供給
される。

ボンドするリードフレームが一定サイクルで作
動するコンベアによりマガジンからボンデイング
ヘツドに送られる。それらがリテーナ即ち保持手
段によつてボンデイングヘツドの位置に保持され
る。次にリードフレームがボンデイングされ、次
いで別のマガジンに送られる。特に細長いリード
フレーム又は曲りやすく複数のボンデイングすべ
き接点を持つリードフレームのボンデイングにお
いては、ボンデイングヘツドに対してこれらを正
確に位置付ける即ち整合して配置することが問題
となる。例えば、リードフレームの裏面及び／又
はリードフレームの支持面即ち基板面の汚染、及
び／又はリードフレームの表面の凹凸及び／又は
パンチ不良（即ちバリ）があると、クランパー等
により固定した場合、リードフレームを支持面即
ち基板面上に平らに即ち完全に同じ高さになるよ
うに固定することが出来なくなる。このため、リ
ードフレームが不確定な振動を起こし、ウエツジ
の超音波振動に影響を与え、これにより溶接作業
が変動し、溶接即ちボンデイングが不完全にな
る。１乃至2μｍ以下の粒子の汚染でもこのよう
な弊害が十分に発生する。上述の欠陥による不良
品の発生率はかなり高い。

従つて、本発明の目的は、上記のような問題点
に打ち勝ち、不良品の発生がないボンデイングを
保証出来るような、リードフレームの保持手段を
設計することである。

［課題を解決するための手段］ この目的が本発明によつて達成される、即ち、
リードフレームの保持手段が、ボンドするリード
フレームのための、可撓性即ち弾力性のある１つ
の支持面を持ち、この支持面がクランプ部材に対
して整合して設けられる。

クランプバーと協動し、リードフレームを支持
するこの弾性支持面を設けることによつて、表面
に凹凸がある場合又はリードフレームと支持面と
の間に汚れがある場合においても、リードフレー
ムを真つ平らに、又、張力の掛かること無く確実
に保持することが出来る。又この様な欠陥があつ
ても、ボンドするリードフレームの振動モードに
変化は無く、常に、一定の且つ正確なボンデイン
グを保証することが出来る。

本発明の解決方法により、ボンドしようとする
リードフレーム（長さ20乃至25cm）の略々全長に
亘つて有効なクランプ爪又はクランプ・ストリツ
プ若しくはバーの使用が可能となる。そのような
クランプバーはボンデイングヘツドの直下の区域
のみに作用する個々のクランプに比べて、製造技
術上多大の利点をもたらす。

従来一般的には、ボンデイングヘツドの又はボ
ンドする接点の直下区域に作用する１個のクラン
プのみがボンデイングヘツドと整合して位置付け
られる。ボンデイングの間、このクランプがリー
ドフレームを剛性即ちは固い基板又は支持面に対
して押圧し、これをボンデイング位置に保持す
る。送り方向に互いにある距離を持つた複数個の
接点面を有するリードフレームのごとき長尺のリ
ードフレームを移動しないボンデイングヘツドを
使用してボンドする場合には、ボンデイング処理
の後、その都度、クランプを解除し、リードフレ
ームの次の接点面を送り込み、クランプを再び締
め付ける。クランプ処置の後、ボンデイングヘツ
ドを光学的フアインダーにより最適のボンデイン
グ位置に配置する。このための指示（クランプを
ゆるめ、又締め付け、更にフレームを移送する）
及び検索（光学的フアインダ手段によるボンデイ
ングヘツドの整合配置）に、かなりの時間が失わ
れることは明らかである。それは300ミリ秒にも
達する。

ボンドするリードフレームの全長に亘つて有効
に延びるクランプバーを使用することにより、時
間を大幅に節約することが出来る。上記時間に相
当する時間はボンデイング一単位作業当り90乃至
100マイクロ秒以下である。この時間の節約はク
ランプバーを各ボンデイング処理において開閉す
る必要がないために可能となるもので。代わり
に、全ての接点又は接点面のボンデイングが終る
まで、クランプバーは開かれないばかりか、前の
ボンデイングの進行中に、次の接点面のための最
適位置が光学的に決定擦ることが出来る。

勿論、リードフレームの支持面がクランプ距離
全体に亘つて弾力性を持つて設計されている限り
において、ボンドするリードフレームの全長に亘
つて有効な１つのクランプバーを使用することに
よつて発生する問題は皆無である。上述の如く、
このことによつて、リードフレームが同じ高さに
平らに当接した状態で、又、その全長に亘つて張
力の掛からない状態で確実に固定される。

好ましくは、弾性支持面がリードフレームの搬
送路の一部分であり、剛性基板に配置された弾性
的にたわむ即ち弾性のある層により形成される。
好ましくは、弾性層は極く薄い合成ゴム、天然コ
ム等のストリツプである。弾性層の厚さは約0.3
乃至1.5mmの範囲で、具体的にはボンドするリー
ドフレームの曲げ剛性によつて決定される。

試験で良い結果を得た構造は、クランプバーが
クランプ方向に弾性的であるように設計されるこ
とを特徴としている。これを達成するために、こ
の構造は、互いに隣接し僅かに離れて配設された
板ばねの形をした少なくとも２個、好ましくは少
なくとも10個以下のクランプフインガを有する。
この構造設計はボンドするリードフレーム、特に
曲がりやすいリードフレームを張力がかわらない
ように固定することに貢献している。この実施例
においては、ボンドする各接点又は接点面に係接
してクランプフインガーが設けられている。

クランプバーの弾性特性は、プラスチツク、ゴ
ム等の弾性層をクランプ面に設けることによつて
得られる。この層は、好ましくは、クランプバー
の全長に沿つて延びるゴムビードによつて形成さ
れる。又特定の実施例においては、このゴムビー
ドがクランプバーの周りに延びるゴムバンドの一
部である。

弾性支持面がクランプバーに向かつて移動でき
るようなクランプ方法によつてボンドするリード
フレームを固定することが出来るし、又、クラン
プバーがクランプ位置と解放位置との間を往復動
作をするようにするようにすることも出来る。い
ずれの場合においても、この動作は、例えば弾性
バネの力に抗して、制御カム又はカムデイスクに
よつて行われる。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施
例について説明する。

［実施例］ 第１図及び第２図に示すボンデイング装置は、
第１図に破線にて示すボンデイングヘツド１１
と、直線状の搬送路１５を有し一定サイクルで作
動するコンベア１０と、ボンデイングヘツド１１
に対して整合配置される保持手段１２とを有し、
又、クランプバー１３を含み、これが、互いに隣
接し僅かに離れて設けられた板バネの形をした10
個のクランプフインガ１９（第２図参照）を含
む。第１図に示すように、板バネの形をしたクラ
ンプフインガ１９の先端が下方に曲げられ、その
固定されていない自由端部にニー即ち湾曲部を形
成している。ボンドするリードフレーム１８（第
３図に模式図的に示す）の弾性支持面１４がクラ
ンプフインガ１９に対して整合配置される。この
弾性支持面１４が剛性基板１７上に設けられた薄
いゴムのストリツプ１６により構成される。第１
図及び第２図に示す実施例においては、剛性基板
１７（アンビル即ち金敷）が矢印２２で示す方向
に上下動可能に装置のフレーム２３に支持されて
いる。このようにして、ボンドするリードフレー
ムが供給位置からクランプ及びボンデイング位置
に向かつて移動することができる。第１図及び第
２図に示す実施例においては、固定ストリツプ２
４がクランプバー１３又はクランプフインガー１
９を固定位置に固定する。このようにして、クラ
ンプバー１３又はクランプフインガー１９が交換
可能にフレーム２３に固定される。

装置のフレームに支持されたカムデイスク２５
が回転し、ロツカーアーム即ち揺れ腕２６を介し
て剛性基板１７に作用し、これにより、弾性支持
面１４の下の剛性基板１７が矢印２２の方向に上
下動する。リードフレームをクランプする位置
に、即ち第１図に示すごとく剛性基板１７の上に
向かう移動が、一方が剛性基板１７に固定され他
方が装置フレーム２３に固定された弾性バネ２７
の力に抗して行われる。剛性基板１７とロツカー
アーム２６との間の相対的な位置を捩子のよつて
調節することが出来、これにより、剛性基板１７
の上昇距離の大きさを種々の厚さのリードフレー
ムに合わせることが出来る。ロツカーアーム２６
は、カムデイスク２５からある距離離れてフレー
ム２３の中に設けられた回動ベヤリング３０内で
回動可能に支持されており、回動ベヤリング３０
によつて形成される旋回軸がカムデイスク２５の
回転軸に平行に延びている。

勿論、剛性基板１７の上下方動はリードフレー
ムの保持手段１２のクランプ区域のみで行われ
る。従つて、搬送路１５がこの区域内で上下動す
る１つのセクシヨンを持つている。

第２図に示すように、リードフレームの保持手
段が、更に、板ばね状のクランプバー１３又はク
ランプフインガー１９と向き合つて設けられた連
続したクランプバー３１を持つ。これらの２つの
クランプ爪即ちクランプバー１３，３１によつ
て、リードフレームを送り方向に対して平行に延
びる長手方向のエツジに沿つてクランプすること
により保持することが出来る。更に明確にするた
めに説明すると、第１図ではクランプバー３１が
省略されており、クランプ爪又はクランプバー１
３と全く同様に、クランプバー３１もフレーム２
３に静止可能に又交換可能に固定されている。剛
性基板１７の上昇動作によつてクランプバー３１
の区域のクランプが板バネ状のクランプフインガ
ー１９の区域と同様に行われる。

リードフレームをボンドしようとする時は、一
定サイクルで作動するコンベア１０により、搬送
路１５に沿つて、クランプを行うれ保持手段１２
の区域にこれを運び込み、次に、この状態で、ス
テツプ状にボンデイングヘツド１１を通過させ
る。この場合のステツプの長さはボンドする接点
又は接点面間の間隔により決定する。全ての接点
面がボンデイングされた後に初めて、リードフレ
ームが再び保持手段から解除されて移動する。次
に、クランプバーがその最初の位置に戻り、別の
リードフレームをクランプし、これをステツプ状
に運び込む。

第３図に示す実施例においては、剛性基板１７
だけでなくクランプバー１３もクランプ面にプラ
スチツク、ゴム等の弾性層を持つている。クラン
プバー１３においては、この弾性層は、クランプ
バーの全長に亘つて延びるゴムビード２０であ
り、又、クランプバー１３を囲んで延びるゴムバ
ンド２１の一部分である。このゴムバンド２１は
比較的強い磨耗にさらされる部分であるが、容易
に交換できると言う利点を持つている。このゴム
バンド２１はクランプバー１３に形成された長手
方向の溝３２内に保持される。第３図に示す実施
例では、カギ状に屈曲したリードフレーム１８を
締め付けて固定し、又これを解除するのは、剛性
基板１７ではなくこの基板１７の上に設けられた
クランプバー１３であつて、このクランプバー１
３がボンデイング装置のフレーム（図示せず）に
支持されて、矢印３３の方向に上下動することが
できる。しかしながら、第１及び第２図に示す実
施例と同様に、基板（アンビル）のみが上下動し
てクランプするように設計することも可能であ
る。又、基板及びクランプバーの双方が互いに向
き合つて移動し、クランプするようにすることも
出来る。

クランプバー１３の反対側のリードフレーム１
８の長手方向の端部３４が、第２図のクランプバ
ー３１に対応する剛性のクランプバー３５によつ
てクランプされる。この場合、剛性基板３６及び
クランプバー３５のいずれも弾性層を持つていな
い。クランプバー３５はボンデイング装置のフレ
ーム内に矢印３７の方向に上下動可能に支持され
ており、例えば、そのクランプ位置に出入りする
ようにして用いられる。勿論、剛性基板１７と同
様に、基板３６も上下方向に移動できるように設
計することもできる。その場合は、共通の駆動手
段によつて基板１７と３６とを同調させて移動さ
せるのが好ましい。

基板３６及びクランプバー３５のクランプ面に
も、ボンドするリードフレーム１８によつて、又
はその曲げ感度に応じて、薄い弾性層を設けるこ
とが出来る。同様のことが、第２図のクランプバ
ー３１と係接する支持面にも適用される。

第３図の実施例では、リードフレーム１８が２
度曲げられた断面を持ち、その長手方向の両端部
の横たわるレベルが異なつている。従つて、長手
方向エツジの２つのクランプ手段が異なるレベル
で作用する。

このボンデイングは、クランプしたリードフレ
ーム即ちリードフレームをステツプ運動でボンデ
イングヘツド１１を通過させる代わりに、ボンデ
イングヘツドをステツプ状に動かし、一方、ボン
デイングの間、リードフレームの保持手段を静止
させておくようにして、行うことも出来る。この
発明の範囲内に含まれるこの様な動作の運動学的
逆転により、上記の指示時間を最小にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による、リードフレームのた
めのボンデイング装置の１つの実施例の全体の断
面を模式図的に示す側面図、第２図は、第１図に
示すボンデイング装置の保持手段の平面図、第３
図は、リードフレームの保持手段の変形例を示す
一部断面図である。 符号の説明、１０；コンベア、１１；ボンデイ
ングヘツド、１２；保持手段、１３；クランプバ
ー、１４；弾性支持面、１７；剛性基板、１８；
リードフレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボンデイングヘツド１１と、電気的又は電子
   的リードフレームを一定サイクルで運ぶコンベア
   １０と、上記リードフレームの保持手段１２で、
   クランプ部材を含み且つ上記ボンデイングヘツド
   １１に対して整合して位置付けられるものと、を
   有するボンデイング装置において、 上記リードフレームの上記保持手段１２がボン
   デイングを行おうとするリードフレーム１８のた
   めの１つの弾性支持面１４を有し、この支持面１
   ４が上記クランプ部材に対して整合して設けられ
   る、ことを特徴とするボンデイング装置。 ２ 上記支持面１４が上記リードフレームの搬送
   路１５を構成する一主要部分である、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のボンデイング
   装置。 ３ 上記弾性支持面１４が剛性基板（アンビル１
   ７）上の弾性層であり、この弾性層が、好ましく
   は、合成ゴム又は天然ゴム等のストリツプであ
   る、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載のボンデイング装置。 ４ 上記弾性層が約0.3乃至1.5mm、特に、約1.0mm
   の肉厚を持つ、ことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のボン
   デイング装置。 ５ 上記クランプ部材が、ボンドしようとするリ
   ードフレームの最大長さに略々一致する長さを持
   つ１つのクランプバー（１３，３１，３５）であ
   る、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれか１項に記載のボンデイング装
   置。 ６ 上記クランプバー（１３，３１，３５）がク
   ランプ方向に対して弾力性を持つごとくに設けら
   れている、ことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第５項のいずれか１項に記載のボンデイ
   ング装置。 ７ 上記クランプバー１３が少なくとも２個の、
   好ましくは、少なくとも10個以下の板バネ状のク
   ランプフインガー１９を有し、このクランプフイ
   ンガー１９が互いに隣り合い且つ僅かに離れて設
   けられる、ことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第７項のいずれか１項に記載のボンデイ
   ング装置。 ８ 上記クランプバー（１３，３１，３５）がそ
   のクランプ面にプラスチツク又はゴム等からなる
   弾性層を持ち、この弾性層がクランプバー（１３
   又は３１，３５）の全長に亘つて延びるコムビー
   ド２０の形をしている、ことを特徴とする特許請
   求の範囲第６項記載のボンデイング装置。 ９ 上記ゴムビード２０が上記クランプバー（例
   えば１３）の周りに延びるゴムバンド２１の一部
   である、ことを特徴とする特許請求の範囲第８項
   記載のボンデイング装置。 １０ 上記弾性支持面１４が、上記クランプバー
   １３及び３１，３５に向かう又は遠ざかる方向に
   （二重矢印２２）移動して使用することの出来る
   搬送路の一構成部分である、ことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項
   に記載のボンデイング装置。 １１ 上記弾性支持面１４が上記ボンデイング装
   置のフレーム２３内に静止し、一方、上記クラン
   プバー１３又は３１，３５がクランプしない解除
   位置からクランプ位置に移動することが出来るご
   とくに設けられている、ことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記
   載のボンデイング装置。