JPS60167435A - Bonding device - Google Patents
Bonding deviceInfo
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- JPS60167435A JPS60167435A JP59021638A JP2163884A JPS60167435A JP S60167435 A JPS60167435 A JP S60167435A JP 59021638 A JP59021638 A JP 59021638A JP 2163884 A JP2163884 A JP 2163884A JP S60167435 A JPS60167435 A JP S60167435A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はボンディング装置、特にリードフレームにチッ
プやワイヤを接続するデツプボンディング、ワイヤボン
ディング等のボンディング技術に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to bonding apparatuses, and particularly to bonding techniques such as deep bonding and wire bonding for connecting chips and wires to lead frames.
トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体装置の組立にあ
っては、リードフレームと呼ばれる取付板にチップを固
定（チップボンディング）した後、このチップの各電極
とこれに対応するリードフレームの各リード内端とをワ
イヤで接続（ワイヤボンディング）するボンディング工
程がある。特にワイヤボンディングは、たとえば、Ｓｅ
ｍ１ｃｏｎ −ｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ 、 １９８
２年１１月号、４０〜４５頁「ワイヤボンディング装置
；発展の経過」にも記載されているように、熱圧着、超
音波圧着。When assembling semiconductor devices such as transistors, ICs, and LSIs, after a chip is fixed (chip bonding) to a mounting plate called a lead frame, each electrode of this chip and the corresponding inner end of each lead of the lead frame are bonded. There is a bonding process that connects these with wires (wire bonding). In particular, wire bonding, for example Se
m1con-ductor World, 198
Thermocompression bonding, ultrasonic compression bonding, as described in "Wire bonding equipment: Progress of development", November 2013 issue, pages 40-45.
超音波熱圧着手法によって行なわれている。This is done using ultrasonic thermocompression bonding.
一方、リードフレームにあっては、たとえば、電子材料
、１９８２年８月号、６９〜７４頁「リードフレーム」
にも記載されているように、材料コスト低減のために、
その材質はＦｅ−Ｎｉ系合金から銅合金への移行が著し
い。また、ボンディング性向上のためには、リードフレ
ームには全面あるいは部分的にＡｕ、Ａｇ等がメッキさ
れている。しかし、リードフレームのコスト低減のため
に、リードフレームにメッキを施こさず（メッキレス）
、直接ワイヤを接続する（ダイレクトワイヤボンディン
グ）方向も出てきている。On the other hand, regarding lead frames, for example, Electronic Materials, August 1982 issue, pp. 69-74, "Lead Frame"
As mentioned above, in order to reduce material costs,
The material has undergone a remarkable transition from Fe-Ni alloy to copper alloy. Further, in order to improve bonding properties, the lead frame is entirely or partially plated with Au, Ag, or the like. However, in order to reduce the cost of the lead frame, the lead frame is not plated (no plating).
, the direction of directly connecting wires (direct wire bonding) is also emerging.
本出願人にあっても、このようなメッキレスによるダイ
レクトワイヤボンディング技術を開発している。The present applicant has also developed such a direct wire bonding technology without plating.
このダイレクトワイヤボンディングは、水素（Ｈｔ）、
窒素（Ｎ２）からなるフォーミングガス下でリードにワ
イヤを接続している。フォーミングガス雰囲気内では、
リードの表面の酸化膜は除去されるので、良好なワイヤ
ボンディングが行なえる。This direct wire bonding uses hydrogen (Ht),
Wires are connected to the leads under forming gas consisting of nitrogen (N2). In the forming gas atmosphere,
Since the oxide film on the surface of the lead is removed, good wire bonding can be performed.
しかし、この技術はつぎのような好ましくない問題点が
生じることが本発明者によって明らかとされた。However, the inventors have found that this technique causes the following undesirable problems.
（１）ダイレクトワイヤボンディングは高価なＮ２゜Ｎ
、なるフォーミングガスを使用することから、ボンディ
ングコストが高くなる欠点がある。(1) Direct wire bonding is expensive N2°N
Since the forming gas is used, there is a drawback that the bonding cost becomes high.
（２）ダイレクトワイヤボンデづングはフォーミングガ
スの供給、排気および良好な雰囲気作り等その設備およ
び管理が面倒となり、ボンディングコストの高騰ともな
る。(2) Direct wire bonding requires equipment and management such as supply of forming gas, exhaust, and creation of a good atmosphere, resulting in an increase in bonding costs.
（３）フォーミングガスの一成分であるＨ、ガスは暴爆
性のガスであることから、安全には充分気を付けなけれ
ばならず、安全面にも問題がある。(3) Since H gas, which is one of the components of the forming gas, is an explosive gas, sufficient safety must be taken, and there are also safety issues.
本発明の目的は、メツキレスリードフレームの使用によ
るダイレクトボンディングによってボンディングコスト
の低減を図ることにある。An object of the present invention is to reduce bonding costs by direct bonding using a metal-less lead frame.
本発明の他の目的は安全性に難がなくかつボンディング
コストの低減が図れるダイレクトボンディング技術を提
供することにある。Another object of the present invention is to provide a direct bonding technique that is safe and can reduce bonding costs.
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。The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち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。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、本発明のボンディング装置は、ボンディング
前に、リードフレームのリードの取付面をグラインダで
研摩し、取付面の酸化膜を除却した後、この取付面にワ
イヤを接続する結果、メッキレスのリードにも確実にか
つ信頼性の高いワイヤボンディングが行なえ、ボンディ
ングコストの低減が達成できる。That is, in the bonding device of the present invention, before bonding, the mounting surface of the leads of the lead frame is ground with a grinder to remove the oxide film on the mounting surface, and then the wire is connected to this mounting surface, resulting in a plated-free lead. Also, wire bonding can be performed reliably and with high reliability, and bonding costs can be reduced.
第１図〜第７図は本発明の一実施例によるワイヤボンデ
ィング装置を示す図であって、第１図はその概要を示す
正面図、第２図は酸化膜除去ユニットの平面図、第３図
は同ユニットの正面図、第４図は酸化膜除去状態を示す
拡大正面図、第５図は酸化膜除去動作を示す拡大側面図
、第６図はワイヤボンディング後のリードフレームの一
部の平面図、第７図は同じく正面図である。1 to 7 are diagrams showing a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a front view showing an outline thereof, FIG. 2 is a plan view of an oxide film removal unit, and FIG. The figure is a front view of the same unit, Figure 4 is an enlarged front view showing the oxide film removal state, Figure 5 is an enlarged side view showing the oxide film removal operation, and Figure 6 is a part of the lead frame after wire bonding. The plan view and FIG. 7 are also front views.
ワイヤボンディング装置は第１図で示すように、機台１
の左端上部にローダ２、右端にアンローダ３を配し、リ
ードフレーム４が移動する途中にそれぞれ酸化膜除去ユ
ニット５．ワイヤボンディング機構６を配した構造とな
っている。リードフレーム４は特に限定されないが、た
とえば小信号トランジスタ用のものであって、細長の枠
７の一側に３本−組のリード８を平行に延在させる多連
形状となっている。また、各リード８はダム片９でその
途中を連結されている。中央のリード８はコレクタリー
ド１０となり、先端は幅広のチップ取付部１１となって
いる。また、左右のリード８はそれぞれエミッタ・ベー
スリード１２，１３となり、先端はワづヤ１４が接続し
易いように幅広のワイヤ接続部１６となっている。リー
ドフレーム４はローダ２から間欠的にレール１５上に送
り出され、静止時に、酸化膜除去ユニット５では表面の
酸化膜の除去作業が行なわれ、ワイヤボンディング機構
６では、ボンディング・アーム１７の先端のボンディン
グ・ツール１８によって、第６図に示すように、チップ
１９の電極とエミッタ・ベースリード１２．１３との間
のワイヤ１４の接続が行なわれる。ワイヤボンディング
が終了したリードフレーム４はアンローダ３に順次収容
される。As shown in Figure 1, the wire bonding equipment is
A loader 2 and an unloader 3 are arranged at the upper left end and an unloader 3 at the right end, respectively, and oxide film removal units 5. It has a structure in which a wire bonding mechanism 6 is arranged. Although the lead frame 4 is not particularly limited, it is, for example, for a small signal transistor, and has a multiple shape in which three sets of leads 8 extend in parallel on one side of an elongated frame 7. Further, each lead 8 is connected in the middle with a dam piece 9. The center lead 8 becomes a collector lead 10, and its tip becomes a wide chip attachment part 11. Further, the left and right leads 8 serve as emitter/base leads 12 and 13, respectively, and the ends thereof have a wide wire connection portion 16 so that a wire 14 can be easily connected. The lead frame 4 is intermittently sent out onto the rail 15 from the loader 2, and when it is stationary, the oxide film removal unit 5 removes the oxide film on the surface, and the wire bonding mechanism 6 removes the oxide film from the tip of the bonding arm 17. Bonding tool 18 makes the connection of wire 14 between the electrode of chip 19 and emitter-base lead 12.13, as shown in FIG. The lead frames 4 on which wire bonding has been completed are sequentially accommodated in the unloader 3.
なお、第１図中２０はワイヤボンディング位置決め用の
ＴＶカメラであり、ワイヤボンディング・ステーション
０は第２図で示すように、酸化膜除去ステーション囚に
近接している。Note that 20 in FIG. 1 is a TV camera for wire bonding positioning, and the wire bonding station 0 is located close to the oxide film removal station as shown in FIG.
酸化膜除去ユニット５は、第２図および第３図に示すよ
うに、リードフレーム４を支えるレール１５の一側に駆
動部を有し、かつエミッタφベースリード１２．１３の
先端のワイヤ接続面をこする小型の一対のグラインダ２
０をレール１５上に臨ませる構造となっている。すなわ
ち、グラインダ２０はアーム２１の先端に支軸２２を介
して回動自在に取り付けられている。また、支軸２２の
一端には外周に歯を設けた従動プーリ２３が取り付けら
れている。この従動プーリ２３は、前記アーム２１に支
持板２４を介して取り付けられた小型のモータ２５の回
転軸２６に取り付けられた外周に歯を有する駆動プーリ
２７により、タイミングベルト２８を介して回転させら
れるようになっている。As shown in FIGS. 2 and 3, the oxide film removal unit 5 has a driving section on one side of a rail 15 that supports the lead frame 4, and a wire connection surface at the tip of the emitter φ base lead 12.13. A pair of small grinders 2
0 faces above the rail 15. That is, the grinder 20 is rotatably attached to the tip of an arm 21 via a support shaft 22. Further, a driven pulley 23 having teeth on its outer periphery is attached to one end of the support shaft 22. This driven pulley 23 is rotated via a timing belt 28 by a drive pulley 27 having teeth on the outer periphery attached to a rotating shaft 26 of a small motor 25 attached to the arm 21 via a support plate 24. It looks like this.
アーム２１の後端は機台１に支軸２９を介して揺動可能
に取り付けられた１対のレバー３０の上端に支軸３１を
介して揺動可能に取り付けられている。The rear end of the arm 21 is swingably attached via a spindle 31 to the upper ends of a pair of levers 30, which are swingably attached to the machine base 1 via a spindle 29.
一方、アーム２１の下方の機台１上には制御モータ３２
によって回転する２枚のカム３３．３４が配設されてい
る。一方のカム３３はアーム上下用カムであって、アー
ム２１の下面に取り付けられたカムフォロワ３５にその
外周面を接触させるようになっている。また、他方のカ
ム３４はアーム前後動用カムであって、アーム２１を支
えるレバー３０に取り付けられたカムフォロワ３６にそ
の外周面を接触させるようになっている。また、第３図
中の３７．３８はカム３３．３４とカムフォロワ３５．
３６が常時接触し、アーム２１がカム曲線に正確に追従
するように配設されたばね３７．３８である。On the other hand, a control motor 32 is mounted on the machine base 1 below the arm 21.
Two cams 33 and 34 are provided which rotate by. One cam 33 is a cam for raising and lowering the arm, and its outer peripheral surface is brought into contact with a cam follower 35 attached to the lower surface of the arm 21. The other cam 34 is a cam for moving the arm back and forth, and its outer peripheral surface is brought into contact with a cam follower 36 attached to the lever 30 that supports the arm 21. In addition, 37.38 in FIG. 3 is a cam 33.34 and a cam follower 35.
36 are springs 37 and 38 that are in constant contact and are arranged so that the arm 21 accurately follows the cam curve.
このようなワイヤボンディング装置では、リードフレー
ム４が酸化膜除去ステーションＡで静止すると、カム３
３．３４の作用によってグラインダ２０が第４図および
第５図で示すようにタクト運動するとともに、モータ２
５の駆動によって回転し、エミッタ・ベースリード１２
．１３のワイヤ接続部１６０表面を研摩することになり
、ワイヤ接続面の酸化膜等は除去される。また、酸化膜
除去ステーションへの近傍の次のワイヤボンディングス
テーションＢでは、酸化膜等が除去されて清新な面３９
（第６図でクロスハツチングが施こされた面）となった
面に短時間の間にワイヤ１４が接続される。In such a wire bonding apparatus, when the lead frame 4 comes to rest at the oxide film removal station A, the cam 3
3. Due to the action of 34, the grinder 20 moves in tact as shown in FIGS. 4 and 5, and the motor 2
The emitter/base lead 12 is rotated by the drive of the emitter/base lead 12.
．． The surface of the wire connection portion 160 of No. 13 is polished, and the oxide film etc. on the wire connection surface is removed. Further, at the next wire bonding station B near the oxide film removal station, the oxide film etc. are removed and a fresh surface 39 is created.
The wire 14 is connected to the cross-hatched surface in a short period of time (the cross-hatched surface in FIG. 6).
（１） 本発明によれば、ワイヤ接続面は酸化膜の除去
が成されることから、フォーミングガスを用いなくとも
良好なワイヤボンディングが行なえるため、フォーミン
グガスの使用に伴う費用の削減が可能となる。(1) According to the present invention, since the oxide film is removed from the wire connection surface, good wire bonding can be performed without using forming gas, so it is possible to reduce costs associated with the use of forming gas. becomes.
（２）本発明のワイヤボンディング装置は危険なフォー
ミングガスを用いなくともよいことから安全であり、保
安管理が容易となる。(2) The wire bonding apparatus of the present invention is safe because it does not require the use of dangerous forming gas, and security management is facilitated.
（３）本発明によれば上記（１）から、リードフレーム
はワイヤ接続面にメッキを施したものでなくともワイヤ
ボンディングができるため、メツキレスリードフレーム
の使用が可能となり、材料費の低減が可能となる。(3) According to the present invention, from the above (1), wire bonding can be performed even if the wire connection surface of the lead frame is not plated, so a plating-less lead frame can be used, reducing material costs. It becomes possible.
（４）上記（１） 、 （３）からして、本発明によれ
ば、半導体装置の生産コストの低減が可能となる。(4) In view of (1) and (3) above, according to the present invention, it is possible to reduce the production cost of semiconductor devices.
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
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、リードフレ
ーム８の表面の酸化膜を除去するツールとしては、グラ
インダ以外に、たとえば、第８図のように、ブラシ４０
を回転させるもの、第９図のようにブラシ４０でこする
もの、第１０図のようにカッタ４１で引っかくもの、さ
らには宝石類、ヤスリ、セラミック等硬度の高いもので
研摩するもの等がある。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, as a tool for removing the oxide film on the surface of the lead frame 8, in addition to a grinder, for example, a brush 40 as shown in FIG.
There are those that rotate, those that rub with a brush 40 as shown in Figure 9, those that scratch with a cutter 41 as shown in Figure 10, and those that polish with hard objects such as jewelry, files, and ceramics. .
また、ツールの動きは回転、直線駆動、超音波および機
械的手段による振動（スクラブ）等を適宜組み合せて行
なえば、より効果が向上する。Further, the effect will be further improved if the tool is moved by an appropriate combination of rotation, linear drive, ultrasonic waves, vibration (scrubbing) by mechanical means, etc.
また、ツールの駆動源としては、モータ以外にエアーシ
リンダ駆動、ソレノイド駆動等が考えられる。Further, as a driving source for the tool, other than a motor, an air cylinder drive, a solenoid drive, etc. can be considered.
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ワイヤボンディング
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、第１１図に示すように、
メッキレスのリードフレーム４上にチップ１９をボンデ
ィングする際、前記実施例と同様に酸化膜除去ユニット
によってコレクタリード１０のチップ取付部１１の取付
面をクロスハツチングで示すように清新な面３９とし、
その後チップボンディングするようにしてもよい。この
場合は、チップ取付部１１のメッキレス化によってさら
に生産コストの低減が達成できる。本発明は少なくとも
酸化膜除去等が必要な作業には適用できる。The above explanation has mainly been about the case where the invention made by the present inventor is applied to wire bonding technology, which is the background field of application, but the invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. To,
When bonding the chip 19 onto the non-plated lead frame 4, the mounting surface of the chip mounting portion 11 of the collector lead 10 is made into a fresh surface 39 as shown by cross hatching using the oxide film removal unit as in the previous embodiment,
After that, chip bonding may be performed. In this case, the production cost can be further reduced by eliminating plating on the chip attachment portion 11. The present invention can be applied at least to operations that require oxide film removal.
第１図は本発明の一実施例によるワイヤボンディング装
置の概要を示す正面図、
第２図は同じく酸化膜除去ユニツトを有する平面図、
第３図は同じく正面図、
第４図は同じく酸化膜除去状態を示す拡大正面図、
第５図は同じく酸化膜除去動作を示す拡大側面図、
第６図は同じくワイヤボンディング後の状態のリードフ
レームの一部の正面図、
第７図は同じく正面図、
第８図は他の実施例による酸化膜除去機構の説明図、
第９図は他の実施例による酸化膜除去機構の説明図、
第１０図は他の実施例による酸化膜除去機構の説明図、
第１１図はチップボンディング技術に適用した場合のリ
ードフレームの要部の平面図である。
１・・・機台、２・・・ローダ、３・・・アンローダ、
４・・・リードフレーム、５・・・酸化膜除去ユニット
、６・・・ワイヤボンディング機構、７・・・枠、８・
・・リード、９・・・ダム片、ｌＯ・・・コレクタリー
ド、１１・・・チップ取付部、１２・・・エミッタリー
ド、１３・・・ベースリード、１４・・・ワイヤ、１５
・・・レール、１６・・・ワイヤ接続部、１７・・・ボ
ンディング・アーム、１８・・・ボンディング・ツール
、１９・・・チップ、２０・・・グラインダ、２１・・
・アーム、２２・・・支軸、２３・・・従動プーリ、２
４・・・支持板、２５・・・モータ、２６・・・回転軸
、２７・・・駆動プーリ、２８山タイミングベルト、２
９・・・支軸、３０・・・レバー、３１・・・支軸、３
２・・・制御モータ、３３．３４・・・カム、３５ 、
３６・・・カムフォロワ、３７．３８・・・ばね、３９
・・・清新な面、４０・・・ブラシ。
第 １ 図FIG. 1 is a front view showing an outline of a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view having an oxide film removal unit, FIG. 3 is a front view, and FIG. 4 is a front view showing an oxide film removal unit. FIG. 5 is an enlarged side view showing the oxide film removal operation; FIG. 6 is a front view of a portion of the lead frame after wire bonding; and FIG. 7 is a front view. , FIG. 8 is an explanatory diagram of an oxide film removing mechanism according to another embodiment, FIG. 9 is an explanatory diagram of an oxide film removing mechanism according to another embodiment, and FIG. 10 is an explanatory diagram of an oxide film removing mechanism according to another embodiment. FIG. 11 is a plan view of the main parts of a lead frame when applied to chip bonding technology. 1... Machine base, 2... Loader, 3... Unloader,
4... Lead frame, 5... Oxide film removal unit, 6... Wire bonding mechanism, 7... Frame, 8...
...Lead, 9...Dam piece, lO...Collector lead, 11...Chip mounting part, 12...Emitter lead, 13...Base lead, 14...Wire, 15
... Rail, 16 ... Wire connection part, 17 ... Bonding arm, 18 ... Bonding tool, 19 ... Chip, 20 ... Grinder, 21 ...
・Arm, 22... Support shaft, 23... Driven pulley, 2
4... Support plate, 25... Motor, 26... Rotating shaft, 27... Drive pulley, 28 thread timing belt, 2
9... Support shaft, 30... Lever, 31... Support shaft, 3
2...Control motor, 33.34...Cam, 35,
36...Cam follower, 37.38...Spring, 39
... Fresh surface, 40... Brush. Figure 1
Claims (1)
って、前記取付板の取付面における酸化膜を物理的に除
去する酸化膜除去ユニットを有することを特徴とするボ
ンディング装置。1. A bonding device for fixing objects to be connected to a mounting plate, the bonding device comprising an oxide film removal unit that physically removes an oxide film on the mounting surface of the mounting plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59021638A JPS60167435A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Bonding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59021638A JPS60167435A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Bonding device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60167435A true JPS60167435A (en) | 1985-08-30 |
Family
ID=12060608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59021638A Pending JPS60167435A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | Bonding device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60167435A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3828700A1 (en) * | 1987-09-16 | 1989-04-06 | Nat Semiconductor Corp | COPPER PLATED PAPER FRAME FOR SEMICONDUCTOR PLASTIC HOUSING |
| KR100361010B1 (en) * | 1999-12-31 | 2002-11-18 | 주식회사 아큐텍반도체기술 | Apparatus for plating leadframe |
-
1984
- 1984-02-10 JP JP59021638A patent/JPS60167435A/en active Pending
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