JPH04326739A - ダイボンド方法およびダイボンド装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置を製造する際
に使用するダイボンド装置に関し、特に、ダイボンド部
に溶融状態の半田が酸化するのを抑制するガスを供給す
る構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リードフレームに半導体チップを
ボンディングするダイボンド装置としては、リードフレ
ーム搬送部をトンネル構造とし、その中に雰囲気ガスを
供給する構造のものがある。この種の従来のダイボンド
装置を図２によって説明する。図２は従来のダイボンド
装置の断面図で、同図において１はリードフレーム、２
はこのリードフレーム１のダイパッドとしてのフレーム
パッドで、このフレームパッド２の上面（ダイボンド面
）には半田３が設けられている。４は前記リードフレー
ム１を支承すると共にその長手方向へ搬送する際のガイ
ドとなるプラテンで、このプラテン４の上部にはリード
フレーム搬送部が形成され、下部にはヒートブロック５
が取付けられている。また、このプラテン４には、リー
ドフレーム１をプラテン４上で図２において例えば左か
ら右へ平行移動させて移送するフレーム搬送ユニット（
図示せず）が設けられている。なお、６はヒートブロッ
ク５に内蔵されたヒーター、７は温度を測定するための
熱電対である。すなわち、プラテン４上に載置されたリ
ードフレーム１は、ヒーター６から伝導される熱によっ
て所定温度に加熱され、フレームパッド２上の半田が溶
融することになる。８はリードフレーム１を上から押圧
してフレームパッド２をプラテン４の上部伝熱面に密着
させるためのフレーム押えで、このフレーム押え８は中
央部にチップ挿入用開口部８ａが設けられており、加圧
装置（図示せず）によってプラテン４上で上下するよう
に構成されている。９は半導体チップ、１０は前記半導
体チップ９を下端部で保持しかつプラテン４上のフレー
ムパッド２に移載するためのボンディングコレットで、
このボンディングコレット１０はボンディングヘッド部
（図示せず）によって昇降自在に設けられている。 なお、このボンディングコレット１０は、下降動作によ
って前記フレーム押え８の開口部８ａ内に挿入される。 １１は前記プラテン４のリードフレーム搬送部を覆って
装置外部に対して隔絶させるための雰囲気カバーで、こ
の雰囲気カバー１１は、下方へ向けて開口するトンネル
部１２がプラテン４のリードフレーム搬送部と対向する
位置に形成されたカバー本体１３と、このカバー本体１
３の上部のガス通路形成用凹陥部１３ａを閉塞する蓋体
１４とから構成されている。また、この雰囲気カバー１
１におけるボンディング位置（ボンディングコレット１
０が昇降する位置）と対応する部分は、フレーム押え８
を挿入できるように開口されている。前記カバー本体１
３に蓋体１４を密着させることによって形成される空間
（凹陥部１３ａ）には、還元ガスおよび不活性ガスから
なる雰囲気ガスを供給するガス供給装置（図示せず）が
連通されている。そして、凹陥部１３ａ内に供給された
雰囲気ガスは、カバー本体１３の凹陥部１３ａとトンネ
ル部１２とを連通する連通孔１３ｂを通ってトンネル部
１２に導かれるように構成されている。前記雰囲気ガス
は、フレームパッド２上で溶融した半田３が酸化するの
を抑制するために供給されている。なお、１５はカバー
本体１３のフレーム押え側端部にトンネル部１２の内外
を連通するように形成されたカバー側ガス通路、１６は
フレーム押え８にその内外を連通するように形成された
フレーム押え側ガス通路で、トンネル部１２内に供給さ
れた雰囲気ガスはこれらのガス通路１５，１６を通って
フレーム押え８内にも導入される。

【０００３】次に、上述したように構成された従来のダ
イボンド装置を使用して半導体チップ９をリードフレー
ム１にダイボンドさせる手順について説明する。ダイボ
ンドを行うには、先ず、リードフレーム１をプラテン４
上のリードフレーム搬送部に装填し、フレーム搬送ユニ
ットによってトンネル部１２内を移送させる。一方、上
昇位置にあるボンディングコレット１０に半導体チップ
９を保持させる。なお、雰囲気カバー１１には雰囲気ガ
スを予め供給し、トンネル部１２に雰囲気ガスを充満さ
せておく。リードフレーム１を移送させると、トンネル
部１２内を移送される際にプラテン４の熱がフレームパ
ッド２に伝わり、フレームパッド２上の半田３が溶け始
める。その際、トンネル部１２内には雰囲気ガスが充満
している関係から、溶融した半田３がそこで酸化するよ
うなことは抑制される。そして、フレームパッド２がボ
ンディング位置に到達した時点でリードフレーム１を停
止させ、フレーム押え８を下降させてリードフレーム１
をプラテン４に押し付ける。この際、フレームパッド２
はプラテン４に密着し、プラテン４から十分に熱が伝え
られて半田３が完全に溶融する。しかる後、ボンディン
グコレット１０を下降させて半導体チップ９をフレーム
パッド２に移載させる。このように半導体チップ９をフ
レームパッド２に半田付けしてダイボンド工程が終了す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
構成された従来のダイボンド装置では、雰囲気カバー１
１にフレーム押え挿入用の開口部を設けなければならな
い。この開口部の開口幅はチップサイズに比較して大き
いため、その開口部から外気が侵入してボンディング雰
囲気を乱してしまう。このため、チップサイズが大きく
なるにしたがって接合剤としての半田が酸化しやすくな
るという問題があった。半田が酸化すると、濡れ性が低
下して良好な接合状態が得られなくなってしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るダイボンド
方法は、ダイパッドに半田が予め設けられたリードフレ
ームを、半導体チップ保持用ボンディングコレットに上
下移動自在に取付けられかつダイパッドを囲む箱蓋状フ
レーム押えによって加熱台に押し付け、次いで、このフ
レーム押え内の空気を酸化防止用雰囲気ガスに置換し、
しかる後、フレーム押えでリードフレームを押圧した状
態でボンディングコレットを下げ、半導体チップをダイ
パッド上に載せて半田付けするものである。本発明に係
るダイボンド装置は、ダイパッドに半田が予め設けられ
たリードフレームを支承するヒータ内蔵式加熱台と、半
導体チップを保持してボンディング部上で昇降させるボ
ンディングコレットと、このボンディングコレットに押
圧部材を介して下側へ付勢された状態で上下移動自在に
取付けられ、かつ前記ダイパッドの側方および上方を囲
む箱蓋状に形成され、前記リードフレームを加熱台に押
し付けるフレーム押えとを備えてなり、前記フレーム押
えの内面および加熱台のダイパッド対接部近傍に、ガス
を吸引して酸化防止用雰囲気ガスを供給するガス置換装
置のガス通路を開口させたものである。

【０００６】

【作用】ダイパッド上の半田は、フレーム押えでリード
フレームを加熱台に押圧固定することによって外気に対
して隔絶されることになり、雰囲気ガス中でダイパッド
に濡れ拡がる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１によって詳細
に説明する。図１は本発明のダイボンド方法を実施する
際に使用するダイボンド装置の断面図である。同図にお
いて前記図２で説明したものと同一もしくは同等部材に
ついては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。図１
において、２１はリードフレーム１を加熱台としてのプ
ラテン４に押し付けて固定するためのフレーム押えで、
このフレーム押え２１は、下方に開口する箱蓋状に形成
され、後述するガイド２２内に上下動自在に嵌合支持さ
れている。また、このフレーム押え２１の開口幅は、ボ
ンディング位置に位置決めされたリードフレーム１をフ
レーム押えで押圧した際に、フレームパッド２の４方が
囲まれる寸法に設定されている。さらに、フレーム押え
２１の上板となる部分には、フレーム押え２１内外を連
通するガス通路２１ａが複数穿設されている。なお、半
導体チップ９を保持するボンディングコレット１０は、
前記フレーム押え２１を貫通して上下に延設されている
。

【０００８】前記ガイド２２はフレーム押え２１と同様
にして下向き有底筒状に形成され、その上板となる部分
がボンディングヘッド部２３に固定されている。このガ
イド２２の下端開口部にはフレーム押え２１の突起２１
ｂが当接するストッパー２２ａが一体に設けられており
、内側上部にはボンディングコレット１０が取付けられ
ている。２４はフレーム押え２１を下方へ付勢するため
の圧縮コイルばねで、フレーム押え２１の上板とガイド
２２の上板との間に弾装されている。２５は前記ガイド
２２内に還元ガスおよび不活性ガスからなる雰囲気ガス
を供給するための雰囲気ガス供給口で、この雰囲気ガス
供給口２５にはガス供給装置（図示せず）に連通された
ガス供給管２６が接続されている。なお、本実施例で使
用する雰囲気カバー１１は、フレーム押え挿入用の開口
部が従来のものより幅広に形成され、ガイド２２が挿入
できるように構成されている。このようにガイド２２に
嵌合支持されたフレーム押え２１は、その下端がリード
フレーム１に当接するまでは図１に示すように突起２１
ｂがストッパー２２ａに当接するように圧縮コイルばね
２４によって押される。また、フレーム押え２１の下端
がリードフレーム１に当接した状態でボンディングヘッ
ド部２３を下降動作させると、ボンディングコレット１
０と共にガイド２２が下降するが、フレーム押え２１は
圧縮コイルばね２４が縮む関係からリードフレーム１に
当接した位置に留まる。すなわち、フレーム押え２１の
下端をリードフレーム１に当接させた状態でボンディン
グコレット１０，ガイド２２を下降させることで、リー
ドフレーム１を圧縮コイルばね２４のばね力によってプ
ラテン４に押し付けることができる。

【０００９】２７はボンディング位置に位置決めされた
フレームパッド１０の周辺の空気を吸い出すための吸引
通路で、この吸引通路２７は、プラテン４のフレームパ
ッド対接部近傍に開口してプラテン４に上下に貫通する
ように穿設されたプラテン側透孔２８と、ヒートブロッ
ク５の上面に形成された凹溝２９と、ヒートブロック５
に上下に貫通するように穿設されたヒートブロック側透
孔３０とから構成されている。そして、ヒートブロック
側透孔３０の下側開口部には、前記ガス供給装置と共に
ガス置換装置を構成する吸引装置（図示せず）が連通さ
れる。

【００１０】次に、このように構成されたダイボンド装
置を使用して本発明に係るダイボンド方法を説明する。 リードフレーム１に半導体チップ９を半田付けしてボン
ディングするには、先ず、従来と同様にしてリードフレ
ーム１をプラテン４上のリードフレーム搬送部に装填し
、フレーム搬送ユニットによってトンネル部１２内を移
送させる。一方、ボンディングコレット１０には、ボン
ディングヘッド部２３を上昇させた状態で半導体チップ
９を保持させる。そして、フレーム押え２１がリードフ
レーム１に当接しない程度までガイド２２およびボンデ
ィングコレット１０を下降させておく。なお、雰囲気カ
バー１１には雰囲気ガスを予め供給し、トンネル部１２
に雰囲気ガスを充満させておく。次に、フレームパッド
２がボンディング位置に位置づけられるようにリードフ
レーム１を位置決めし、ボンディングヘッド部２３を下
降動作させる。フレーム押え２１がリードフレーム１に
当接しても引き続き下降動作させることで、リードフレ
ーム１は圧縮コイルばね２４のばね力によってプラテン
４に押し付けられる。また、フレーム押え２１がリード
フレーム１に当接した際にはガス供給装置および吸引装
置を作動させる。これらの装置が始動すると、ガイド２
２内に送り込まれた雰囲気ガスがガス通路２１ａを通っ
てフレーム押え２１内に上側から供給されると共に、フ
レーム押え２１内空間の空気が下側から吸引通路２７を
介して吸引されることになり、フレーム押え２１内の空
気が雰囲気ガスに置換されることになる。ガス置換作業
が終了した後、ボンディングヘッド２３を引き続き下降
動作させて半導体チップ９をフレームパッド２に移載さ
せる。このように半導体チップ９をフレームパッド２に
半田付けしてダイボンド工程が終了する。

【００１１】したがって、本発明によれば、フレームパ
ッド２上の半田３は、フレーム押え２１でリードフレー
ム１をプラテン４に押圧固定することによって外気に対
して隔絶され、雰囲気ガス中で溶融してフレームパッド
２に濡れ拡がる。このため、溶融された半田３が空気中
の酸素によって酸化されるのを可及的抑えた状態で、半
導体チップ９を半田付けすることができる。

【００１２】なお、本実施例ではガイド２２側から雰囲
気ガスを供給し、プラテン４側からフレーム押え２１内
の空気を吸引する構造としたが、供給側と吸引側とを逆
に設けてプラテン４側から雰囲気ガスを供給し、ガイド
２２側から空気を吸引する構造とすることもできる。ま
た、本実施例ではボンディング時にフレーム押え２１を
ガイド２２に対して相対的に上昇させて逃がす機構を圧
縮コイルばね２４によって構成したが、圧縮コイルばね
２４の代わりに、リニアモータ等のアクチュエータをボ
ンディングヘッド部用駆動装置の他に装着させることも
できる。このようにしても前記実施例と同等の効果が得
られる。さらにまた、本実施例ではフレーム押え２１が
リードフレーム１に当接してからガス置換装置（ガス供
給装置および吸引装置）を始動させたが、半田３が速や
かに溶融するような場合には、フレーム押え２１でリー
ドフレーム１を押圧固定したのと略同時にフレーム押え
２１内が雰囲気ガスで充満されるように、リードフレー
ム１にフレーム押え２１が当接する前にガス置換装置を
始動させておく。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイボ
ンド方法は、ダイパッドに半田が予め設けられたリード
フレームを、半導体チップ保持用ボンディングコレット
に上下移動自在に取付けられかつダイパッドを囲む箱蓋
状フレーム押えによって加熱台に押し付け、次いで、こ
のフレーム押え内の空気を酸化防止用雰囲気ガスに置換
し、しかる後、フレーム押えでリードフレームを押圧し
た状態でボンディングコレットを下げ、半導体チップを
ダイパッド上に載せて半田付けするものであり、また、
本発明に係るダイボンド装置は、ダイパッドに半田が予
め設けられたリードフレームを支承するヒータ内蔵式加
熱台と、半導体チップを保持してボンディング部上で昇
降させるボンディングコレットと、このボンディングコ
レットに押圧部材を介して下側へ付勢された状態で上下
移動自在に取付けられ、かつ前記ダイパッドの側方およ
び上方を囲む箱蓋状に形成され、前記リードフレームを
加熱台に押し付けるフレーム押えとを備えてなり、前記
フレーム押えの内面および加熱台のダイパッド対接部近
傍に、ガスを吸引して酸化防止用雰囲気ガスを供給する
ガス置換装置のガス通路を開口させたものであるため、
ダイパッド上の半田は、フレーム押えでリードフレーム
を加熱台に押圧固定することによって外気に対して隔絶
されることになり、雰囲気ガス中でダイパッドに濡れ拡
がることになる。したがって、溶融された半田が空気中
の酸素によって酸化されるのを可及的抑えた状態で、換
言すれば良好な半田付け状態をもって半導体チップを半
田付けすることができる。このため、半導体チップが大
型であっても半田付け部の品質の高い半導体装置を得る
ことができる。また、フレーム押え内の空気が強制的に
雰囲気ガスに置換されるため、ボンディング時にリード
フレームが停止している時間を可及的短縮することがで
きる関係から、プロセス時間を短縮して生産性を高める
ことができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイボンド方法を実施する際に使用す
るダイボンド装置の断面図である。

【図２】従来のダイボンド装置の断面図である。

【符号の説明】 １　　　　リードフレーム ２　　　　フレームパッド ３　　　　半田 ４　　　　プラテン ５　　　　ヒートブロック ９　　　　半導体チップ １０　　　　ボンディングコレット ２１　　　　フレーム押え ２２　　　　ガイド ２４　　　　圧縮コイルばね ２６　　　　ガス供給管 ２７　　　　吸引通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ダイパッドに半田が予め設けられたリ
   ードフレームを、半導体チップ保持用ボンディングコレ
   ットに上下移動自在に取付けられかつダイパッドを囲む
   箱蓋状フレーム押えによって加熱台に押し付け、次いで
   、このフレーム押え内の空気を酸化防止用雰囲気ガスに
   置換し、しかる後、フレーム押えでリードフレームを押
   圧した状態でボンディングコレットを下げ、半導体チッ
   プをダイパッド上に載せて半田付けすることを特徴とす
   るダイボンド方法。
2. 【請求項２】　　ダイパッドに半田が予め設けられたリ
   ードフレームを支承するヒータ内蔵式加熱台と、半導体
   チップを保持してボンディング部上で昇降させるボンデ
   ィングコレットと、このボンディングコレットに押圧部
   材を介して下側へ付勢された状態で上下移動自在に取付
   けられ、かつ前記ダイパッドの側方および上方を囲む箱
   蓋状に形成され、前記リードフレームを加熱台に押し付
   けるフレーム押えとを備えてなり、前記フレーム押えの
   内面および加熱台のダイパッド対接部近傍に、ガスを吸
   引して酸化防止用雰囲気ガスを供給するガス置換装置の
   ガス通路を開口させたことを特徴とするダイボンド装置
   。