(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイボンディング後の接着材料の硬化に用いるキュア装置であって、
リードフレームを１枚ごとに個別に収容するチャンバを複数備え、これら複数のチャンバ内を互いに等しい硬化条件とすることを特徴とするキュア装置。
【請求項２】
請求項１に記載のキュア装置であって、
前記複数のチャンバが上下方向に並べて配置されていることを特徴とするキュア装置。
【請求項３】
請求項２に記載のキュア装置であって、
前記複数のチャンバが相互に一体的に固定されており、かつこれら複数のチャンバを昇降させる昇降機構を備えたことを特徴とするキュア装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のキュア装置であって、
前記チャンバの相対する２つの端部にそれぞれ開口部を設け、一方の開口部から前記リードフレームを格納し他方の開口部から前記リードフレームを取り出すことを特徴とするキュア装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１に記載のキュア装置であって、
前記複数のチャンバのいずれかから、前記リードフレームを取り出す取り出し機構と、
前記複数のチャンバのうち、前記取り出しを行うべきチャンバを選択する制御処理部と、を備え、
前記制御処理部は、前記複数のチャンバにリードフレームが収容された順序どおりに、前記取り出しを行うべきチャンバを選択することを特徴とするキュア装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造において、ダイボンディング後の接着材料の硬化に用いるキュア装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ダイをリードフレームの素子搭載部に接着固定する際には、接着材料として銀ペーストやエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いるのが一般的である。
【０００３】
この接着材料を硬化させる為の従来のキュア装置には、図５に示すように、多数のリードフレーム１を収容する加熱炉３２内に、リードフレーム１を搬送する水平方向のコンベア３１を設けたものがある。加熱炉３２の内部の上方にはヒータ３３が設けられており、加熱炉３２の上部から供給される窒素などの不活性ガスが加熱されて、リードフレーム１に供給されると共に、加熱炉３２の下部に設けられたダクトから吸引される。この状態でコンベア３１が動作し、接着材料の硬化条件（樹脂の場合には、例えば２００℃・１分間）を満たすように、リードフレーム１を長手方向に搬送しながら乾燥させる。加熱炉３２の供給側および排出側の各端部には、エアカーテン装置３５が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のキュア装置においては、加熱炉３２内をリードフレーム１が移動する構成であるため、加熱炉３２内におけるリードフレーム１の位置によって、温度や不活性ガスの流速などの硬化条件が変化してしまう。他方、硬化の際に接着材料から気化ガス発生する場合には、この気化ガスが半導体ダイを汚染してしまうおそれもある。また、これを防ぐために不活性ガスなどの供給気体の供給速度・吸引速度を大きくしようとすれば、ポンプやヒータ３３の出力を大とする必要があり、設備の大型化やエネルギ消費の増大を招く。
【０００５】
そこで本発明の目的は、均質な硬化条件で処理でき、また硬化の際に接着材料から気化ガスが発生する場合にも半導体ダイの汚染を防止できる新規な構成を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、請求項１に記載のとおり、ダイボンディング後の接着材料の硬化に用いるキュア装置であって、リードフレームを１枚ごとに個別に収容するチャンバを複数備え、これら複数のチャンバ内を互いに等しい硬化条件とすることを特徴とするキュア装置である。
【０００７】
第１の本発明では、リードフレームを１枚ごとに個別に収容するチャンバを複数備え、これら複数のチャンバ内を互いに等しい硬化条件としたので、チャンバの位置にかかわらず一定の硬化条件で処理を行うことができる。また硬化の際に接着材料から気化ガスが発生する場合にも、半導体ダイが、他のチャンバに収容されたリードフレームの接着材料から発生する気化ガスによって汚染されることはない。
【０００８】
第２の本発明は、請求項２に記載のとおり、請求項１に記載のキュア装置であって、前記複数のチャンバが上下方向に並べて配置されていることを特徴とするキュア装置である。
【０００９】
第２の本発明では、複数のチャンバが上下方向に並べて配置されているので、従来のように水平方向を長手とするコンベアによる場合に比べ、設置スペースを小さくすることができる。特に、近年半導体素子の高集積化にともない熱ストレスによる半導体ダイの破壊を防ぐためには加熱を低温かつ長時間としなければならないが、従来のような水平方向を長手とするコンベアではこれを長大化する必要があったところ、第２の本発明ではわずかの設置面積でも、長い乾燥時間を得ることができる。
【００１０】
第３の本発明は、請求項３に記載のとおり、請求項２に記載のキュア装置であって、前記複数のチャンバが相互に一体的に固定されており、かつこれら複数のチャンバを昇降させる昇降機構を備えたことを特徴とするキュア装置である。
【００１１】
第３の本発明では、互いに上下方向に並べて配置された複数のチャンバが相互に一体的に固定されており、かつこれら複数のチャンバを昇降させる昇降機構を備えたので、設置スペースを特に小さくすることができる。
【００１２】
第４の本発明は、請求項４に記載のとおり、請求項２または３に記載のキュア装置であって、前記チャンバの相対する２つの端部にそれぞれ開口部を設け、一方の開口部から前記リードフレームを格納し他方の開口部から前記リードフレームを取り出すことを特徴とするキュア装置である。
【００１３】
第４の本発明では、チャンバの相対する２つの端部にそれぞれ開口部を設け、一方の開口部から前記リードフレームを格納し他方の開口部から前記リードフレームを取り出すこととしたので、ダイボンダからアンローダまでの経路を直線的かつシンプルに構成できる。なお、第４の本発明における開口部の位置は、チャンバの長手方向の前端面や後端面ではなく長尺面であってもよい。
【００１４】
第５の本発明は、請求項５に記載のとおり、請求項１ないし４のいずれか１に記載のキュア装置であって、前記複数のチャンバのいずれかから、前記リードフレームを取り出す取り出し機構と、前記複数のチャンバのうち、前記取り出しを行うべきチャンバを選択する制御処理部と、を備え、前記制御処理部は、前記複数のチャンバにリードフレームが収容された順序どおりに、前記取り出しを行うべきチャンバを選択することを特徴とするキュア装置である。
【００１５】
第５の本発明では、制御処理部が、複数のチャンバのうち取り出しを行うべきチャンバを選択し、取り出し機構が、選択されたチャンバからリードフレームを取り出す。ここで第４の本発明では、制御処理部が、複数のチャンバにリードフレームが収容された順序どおりに、取り出しを行うべきチャンバを選択することとしたので、複数のチャンバに収容されたリードフレームの間で乾燥時間を均一化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１において、第１実施形態のキュア装置１０は、リードフレーム１を１枚ごとに個別に収容するチャンバ２を備えたものである。
【００１７】
図２に示すように、複数のチャンバ２は、いずれも分岐管３，４の前面側に固定されており、これによりチャンバ２および分岐管３，４が相互に固定されて、一体的な可動部９が構成されている。分岐管３，４は、適宜の直動型の摺動機構によって機枠５に昇降自在に保持されている。またフレキシブルチューブからなる給気管６および排気管７が用いられており、給気管６が分岐管３に、また排気管７が分岐管４に接続されている。
【００１８】
図３に示すように、分岐管３に設けられた連結口３ａ、および分岐管４に設けられた連結口４ａが、それぞれ各チャンバ２に連通している。
【００１９】
図４に示すように、チャンバ２は、その長手方向両端部に、リードフレーム１が通過可能なスリット２ａを備えており、スリット２ａの下縁に略等しい高さ位置には、保持網１１が設けられている。保持網１１の上側には、多孔板１２とヒータ１３が、また保持網１１の下側にはヒータ１４が設けられている。複数のチャンバ２は全て互いに同型に構成されている。なお、保持網１１に代えて多数の並行レールを設けてもよい。
【００２０】
再び図１において、キュア装置１０の図中左側には、各チャンバ２からリードフレーム１を個別に押し出すためのプッシャ２１が、所定の高さ位置に設置されている。またキュア装置１０の図中右側には、乾燥後のリードフレーム１を所定枚数だけ格納するための棚状のアンローダマガジン２２が、所定の高さ位置に設置されている。キュア装置１０の可動部９には昇降機構２３が、またアンローダマガジン２２には昇降機構２４が、それぞれ接続されている。プッシャ２１としては例えばエアシリンダ機構および制御弁を、また昇降機構２３，２４としては例えばステッピングモータおよびボールねじ式直動送り機構を用いるのが好適である。
【００２１】
プッシャ２１および昇降機構２３，２４には、制御処理部２５を接続する。制御処理部２５は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサを用いるのが好適であり、その場合には制御処理部２５は、動作プログラムや処理プログラムを記憶させたＲＯＭと、データやプログラムを一時的に保持するＲＡＭと、入出力インターフェイスとを含むことになる。
【００２２】
次に、本実施形態の動作について説明する。いま、給気管６から窒素などの不活性ガスを供給すると、この不活性ガスが、ヒータ１３に加熱され、かつ多孔板１２によって均一に分散されて、下向きに吹き付けられる。この状態で、半導体ダイが銀ペーストにより上面に接着されたリードフレーム１が、プッシャ２１によりチャンバ２内に収容されると、リードフレーム１は加熱された不活性ガスの吹きつけによって上側から加熱され、またヒータ１４により下側からも加熱される。これらヒータ１３，１４の熱によって、リードフレーム１にダイ（図示せず）を接着している銀ペーストが硬化される。なお、不活性ガスは連結口４ａ・分岐管４を経由して排気管７から排出されるが、給気管６からの給気速度は排気管７からの排気速度より大きく設定されており、これによってチャンバ２の内部は常時わずかな正圧に保たれる。
【００２３】
プッシャ２１の可動子２１ａの突出動作により、リードフレーム１がチャンバ２に供給され、またチャンバ２からアンローダマガジン２２に排出される。
【００２４】
ここで制御処理部２５では、複数のチャンバ２にリードフレーム１が収容された順序どおりに、リードフレーム１の取り出しを行うべきチャンバ２を選択する選択処理が行われる。この選択処理は、例えば各チャンバ２のリードフレーム１の収容の有無と収容時刻とを、所定のテーブル形式のデータファイルに一時的に保持すると共に、所定の乾燥時間の経過や外部からの取り出し要求などの取り出し条件の成立を条件にこのデータファイルを参照し、先にチャンバ２に収容されたリードフレーム１を選択することにより実行される。
【００２５】
以上のとおり、本実施形態では、リードフレーム１を１枚ごとに個別に収容するチャンバ２を複数備え、これら複数のチャンバ内を互いに等しい硬化条件としたので、チャンバ２の位置にかかわらず一定の硬化条件で処理を行うことができる。また本実施形態の構成は、接着材料が熱硬化性樹脂のように気化ガスを生ずる場合にも適用できるが、このような場合にも、半導体ダイが、他のチャンバ２に収容されたリードフレーム１の接着材料から発生する気化ガスによって汚染されることはない。
【００２６】
また本実施形態では、複数のチャンバ２が上下方向に並べて配置されているので、従来のように水平方向を長手とするコンベアによる場合に比べ、設置スペースを小さくすることができる。特に、近年半導体素子の高集積化にともない熱ストレスによる半導体ダイの破壊を防ぐためには加熱を低温かつ長時間としなければならないが、従来のような水平方向を長手とするコンベアではこれを長大化する必要があったところ、本実施形態ではわずかの設置面積でも、長い乾燥時間を得ることができる。
【００２７】
また本実施形態では、互いに上下方向に並べて配置された複数のチャンバ２が相互に一体的に固定されており、かつこれら複数のチャンバ２を昇降させる昇降機構２３を備えたので、設置スペースを特に小さくすることができる。
【００２８】
また本実施形態では、個々のチャンバ２の相対する２つの端部にそれぞれ収容口および取り出し口としてのスリット２ａを設けることとしたので、一方の端部からリードフレーム１を収容し他方の端部からリードフレーム１を取り出すことができ、入り口側に設置されるダイボンダから出口側に設置されるアンローダまでの経路を直線的かつシンプルに構成できる。
【００２９】
また本実施形態では、制御処理部２５が、複数のチャンバ２にリードフレーム１が収容された順序どおりに、取り出しを行うべきチャンバ２を選択することとしたので、複数のチャンバ２に収容されたリードフレーム１の間で乾燥時間を均一化することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、チャンバ２の配列方向を上下方向としたが、本発明ではリードフレームを１枚ごとに個別に収容するチャンバを複数備えたものであれば、チャンバの配列方向は任意であって、例えば複数のチャンバをリードフレーム１の搬送方向に直交する水平方向に複数配置してもよい。また、上記実施形態ではリードフレーム１の出し入れをチャンバ２の長手方向に行うこととしたが、本発明に係るチャンバはリードフレームの出し入れをチャンバの長手方向の前端面や後端面ではなく長尺面側から行う構造としてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では各チャンバ２をそれぞれ互いに独立した函体として構成したが、本発明では、互いに隣接する各チャンバ２の相対する側面板を共有し、これを１枚の隔壁として構成してもよい。すなわち本発明では、各チャンバ２が加熱用の気体の流通と接着材料の気化ガスの流通とに関して互いに独立となる構造であればよく、初期の効果を実現できる。
【００３２】
また、接着材料の硬化条件には、温度や不活性ガスの流速・流量の他にも、湿度や加熱時間などの他のパラメータを用いることが考えられるが、一般にチャンバ２内の湿度は外気の湿度に応じたものとなるため別段の考慮は不要である場合が多く、また加熱時間は上述の取り出し順序の制御により略均一にすることができるため、本発明における硬化条件としてはヒータ１３，１４の熱量とチャンバ２の寸法を用いれば実質的に足りると考えてよい。なお、本発明の構成を利用して、リードフレーム１の機種（品種）に応じて、加熱時間やヒータ１３，１４の熱量をチャンバ２ごとに個別に変更する構成としてもよく、この場合にはリードフレーム１の機種に応じた最適な硬化条件で処理することができ、多品種少量生産に好適である。
【００３３】
また、上記実施形態ではチャンバ２の内部をわずかな正圧に保つことにより外気の混入が防止されるが、このような構成に代えて、あるいはこのような構成に加えて、チャンバ２のスリット２ａにエアカーテンや機械式シャッタを設ける構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態のキュア装置の使用状態を示す正面図である。
【図２】  キュア装置の要部を示す斜視図である。
【図３】  キュア装置の要部を示す背面図である。
【図４】  チャンバの縦断面を示す正面図である。
【図５】  本発明による改良前のキュア装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１  リードフレーム
２  チャンバ
２ａ  スリット
３，４  分岐管
３ａ，４ａ  連結口
５  機枠
６  給気管
７  排気管
９  可動部
１０  キュア装置
１１  保持網
１２  多孔板
１３，１４，３３  ヒータ
２１  プッシャ
２２  アンローダマガジン
２３，２４  昇降機構
２５  制御処理部
３１  コンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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