(57)【要約】【課題】半導体ペレットとインナリードを熱圧着するためのボンディングツールはボンディング作業を繰返すうちに異物が付着しボンディング性を悪化させることがあった。【解決手段】半導体ペレット１上に形成した多数の電極３と多数本のリード６とを重合させ、ボンディングツール１３により重合部分を一括して加圧加熱し熱圧着するボンディング部１５と、ボンディングツール１３の下端面をクリーニングするクリーニング部１６とを備えたボンディング装置において、上記クリーニング部１６は、少なくとも一対の研磨面１８ａ、１８ｂが上方から下方へ向かって近接するように傾斜させた研磨体１８を含み、研磨面１８ａ、１８ｂ間のクリーニング領域内に挿入したボンディングツール１３と研磨体１８とを接触させた状態で相対移動させて、ボンディングツール１３の下端加圧面１３ａと側壁１３ｂの隣接部分に付着した異物を研磨除去するようにしたことを特徴とする。【選択図】　図１
2004134603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ペレット上に形成した多数の電極と多数本のリードとを重合させ、ボンディングツールにより重合部分を一括して加圧加熱し熱圧着するボンディング部と、ボンディングツールの下端面をクリーニングするクリーニング部とを備えたボンディング装置において、
上記クリーニング部は、少なくとも一対の研磨面が上方から下方へ向かって近接するように傾斜させた研磨体を含み、研磨面間のクリーニング領域内に挿入したボンディングツールと研磨体とを接触させた状態で相対移動させて、ボンディングツールの下端加圧面と側壁の隣接部分に付着した異物を研磨除去するようにしたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
一対の研磨面を有する研磨体がボンディングツールの軸周りに回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項３】
ボンディングツールの隣り合う側壁に沿う方向に研磨体を配置したことを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項４】
少なくとも一方の研磨面が弾性支持され他の研磨面に対して近接離隔可能としたことを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項５】
研磨面がボンディングツールの下端加圧面と側壁の隣接部分に線接触することを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【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用いられるボンディング装置に関し、特に半導体ペレット上の多数の電極と多数本のリードとを一括して熱圧着するボンディングツールに付着した異物を除去するクリーニング部を有するボンディングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の一例を図４に示す。図において、１は半導体ペレットで、内部に多数の半導体素子を形成した半導体基板２の一主面上に多数の突起電極３を形成している。この半導体ペレット１は外形寸法、形状が例えば巾２ｍｍ、奥行１８ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの細長い矩形状で、巾３３μｍ、奥行６０μｍ、高さ１７μｍの突起電極３を約５００個、半導体基板２の周縁に沿って配列間隔４５μｍで配列している。４は厚さ２０〜１００μｍの薄い絶縁フィルムで、耐熱性と可撓性を有する樹脂、例えばポリイミド樹脂からなり、中央部に半導体ペレット１を収容配置する矩形窓４ａを有し、一方の面上に導電パターン５を形成し、導電パターン５の一部を矩形窓４ａ内に延在させてインナリード６を形成している。７は導電パターン５の要部を露呈させて絶縁フィルム４上を被覆したソルダレジスト膜、８はソルダレジスト膜７から露呈した導電パターン５の外端部に位置するアウタリードを示す。半導体ペレット１は矩形窓４ａ内に配置され突起電極３とインナリード６の先端部が重合され重合部が熱圧着されている。９は矩形窓４ａ内に注入された樹脂で、半導体ペレット１上の配線層（図示せず）や突起電極３とインナリード６が重合した電気的接続部を封止して外力や腐食性ガスから保護している。
【０００３】
この半導体装置１０は図５に示すように可撓性と耐熱性を有する絶縁フィルム４を連接した長尺の絶縁フィルム４Ａ上に導電パターン５を繰返し形成したＴＡＢテープ１１を用いて製造される。図示省略するが一対のリールの一方から繰り出され他方に巻き取られるＴＡＢテープ１１の移動経路中間位置で、その下方に半導体ペレット１を突起電極３を上にして位置決め支持する支持テーブル１２が配置され、その上方にボンディングツール１３が配置されている。このボンディングツール１３の下端１３ａの寸法は前記寸法の半導体ペレット１よりやや小さく、１．５ｍｍ×１７．５ｍｍに設定され、下端１３ａと隣接する側壁１３ｂは支持テーブル１２に対して６０°傾斜している。支持テーブル１２及びボンディングツール１３には図示省略するがヒータが内蔵され、半導体ペレット１及びＴＡＢテープ１１を所定の温度に加熱する。またボンディングツール１３に超音波振動を付与する超音波振動源が付設されることもある。ＴＡＢテープ１１と支持テーブル１２は相対的に上下動し、半導体ペレット１の突起電極３とＴＡＢテープ１１のインナリード６を重合させ、この状態でボンディングツール１３を下降させてＴＡＢテープ１１を押圧し突起電極３とインナリード６の重合部分を加圧、加熱して熱圧着する。このようにしてボンディング作業が完了するとＴＡＢテープ１１を支持テーブル１２から離隔させてＴＡＢテープ１１を１ピッチ送り、支持テーブル１２上に新たな半導体ペレット１を供給して、上記動作を繰返しボンディング作業を続行する。
【０００４】
半導体ペレット１とＴＡＢテープ１１のボンディング作業が完了すると、図示省略するが次工程で矩形窓４ａ内に粘稠性樹脂９を供給して半導体ペレット１をＴＡＢテープ１１に接着さするとともに半導体ペレット１の電極形成面と側壁を封止する。この封止作業が完了すると電気的特性検査をして良否判別した後、ＴＡＢテープ１１を所定の形状、寸法に切断して図４に示す半導体装置が得られる。
【０００５】
ところで突起電極３とインナリード６の重合部をボンディングツール１３で加圧加熱する際に、ボンディングツール１３は重合部だけでなくインナリード６の先端部から中間部に接触して加圧するため、インナリード６の表面に形成された軟化し易い材料または可溶性の材料からなるめっき層は加圧された部分が軟化又は溶融し、ボンディングツール１３の下端１３ａ加圧部ではリード６の側方に食み出し、ボンディングツール１３側壁１３ｂ部分ではリード６上に食み出す。そしてボンディング作業が完了しめっき層と圧着したボンディングツール１３をインナリード６から引き剥がすと圧着されためっき層の一部が図５の部分拡大図に示すようにツール下端面１３ａの周縁部だけでなく下端面１３ａと隣接する側壁１３ｂにも転写される。加圧面１３ａに一旦異物１４が付着すると、それ以降はボンディング回数を重ねる毎に異物が成長し加圧面１３ａと側壁１３ｂに堆積して凹凸が形成される。
【０００６】
このようにしてボンディングツール１３の加圧面に凹凸が形成されると、インナリード６との接触状態が不均一となり、一部のインナリード６を変形させたり位置ずれさせ、ボンディング性即ち、電気的機械的接続強度を低下させるだけでなく、隣り合うリードとの間の耐電圧低下や短絡事故を生じることがあり、また成長した異物がインナリード６に圧着され再転写されたり、剥離した異物がリード６、６間などの不所望部分に落下し、短絡や耐電圧低下させるなどの問題を生じることがあった。
【０００７】
そのため一般的にボンディングツール１３の加圧面を定期的にクリーニングするクリーニング部を支持テーブル１２とボンディングツール１３からなるボンディング部に付設している。このクリーニング部はクリーニング砥石やブラシを用い加圧面に付着した異物を機械的に削り落とすものが多用されている。
【０００８】
例えばボンディングツールの加圧面をラップ定盤に当ててラッピングし加圧面の平面出しした後、加圧面を回転する金属ブラシでクリーニングするものは特許文献１に開示されている。また回転するクリーニング砥石を加熱してボンディングツールの温度低下を防止するものは例えば特許文献２〜３に、断面凹状のクリーニング砥石を用い、くぼみ部分に加圧面が凸形状のボンディングツールの異物が付着した部分を砥石に接触するようにしたものは例えば特許文献４に、平坦なクリーニング砥石とブラシとを近接配置しクリーニング砥石で異物を除去しさらにボンディングツールに残留した異物をブラシで除去するものは例えば特許文献５〜６にそれぞれ開示されている。ボンディングツール１３の加圧面に付着するめっき材料は酸化すると硬化するため、ツール１３にブラシやクリーニング砥石を機械的に擦りつけることにより比較的容易に除去することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６０−２４６６４３号公報（第２頁下右欄、図１、図２）
【特許文献２】
特開平３−１２１７５６号公報（第３頁上左欄、図１）
【特許文献３】
特開平３−１５０８５３号公報（第３頁上左欄、図１）
【特許文献４】
特開平４−３６７２４２号公報（第３頁段落００１３、図４）
【特許文献５】
特開平６−３１８６１８号公報（第２頁段落０００７〜００１３、図１）
【特許文献６】
特開平１１−３４５８３８号公報（第４頁段落００２９、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１〜６にはクリーニング砥石やブラシを用いることによりツール１３の下端加圧面に付着した異物を除去するクリーニング作業を定期的に実施することによりボンディング品質を維持することが開示されている。また特許文献４にはその段落００１３、図４に、ツール１３の下端加圧面と側壁の隣接部分を研磨可能なクリーニング装置が開示され、底部から開口端に向かって拡開するテーパ溝を形成したクリーニング砥石を用いボンディングツール下端に枠状に形成された汚れを除去し得ることが記載されている。
【００１１】
しかしながらツール１３によってリード６上に食み出した異物がツール１３の下端１３ａ加圧面だけでなく側壁１３ｂ部分にも付着すると、平坦なクリーニング砥石では下端１３ａ加圧面側の異物を除去することができても側壁１３ｂに残留した異物は除去できず、クリーニング砥石で研磨した後、回転するブラシを機械的に擦りつけても回転ブラシの移動軌跡は円弧を描きツール下端と側壁の隣接部に集中して接触させることができず、特に平断面形状が方形または矩形状のツールではその側壁に沿って完全にブラシを当てることができないため局部的に異物が残留する。そのためツール下端１３ａ加圧面が清浄でクリーニングの必要がない場合でも、ツール側壁１３ｂ部分では短時間で異物が成長し、リード曲がりや短絡などの問題を生じることがあった。
【００１２】
また特許文献４に適用されるボンディングツールは、下端加圧面が凸形状の湾曲させたもので、この湾曲面に矩形状に形成された異物をクリーニング砥石に接触させることによりクリーニングが可能としているが、下端加圧面が平坦な矩形状のボンディングツールでは、突起電極３とインナリード６の重合部と対向する部分だけでなく、ボンディングツール１３の下端加圧面から連続して側壁まで異物が付着するため、特許文献４に開示されたクリーニング装置を用いても完全に異物を除去することができなかった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題の解決を目的として提案されたもので、半導体ペレット上に形成した多数の電極と多数本のリードとを重合させ、ボンディングツールにより重合部分を一括して加圧加熱し熱圧着するボンディング部と、ボンディングツールの下端面をクリーニングするクリーニング部とを備えたボンディング装置において、上記クリーニング部は、少なくとも一対の研磨面が上方から下方へ向かって近接するように傾斜させた研磨体を含み、研磨面間のクリーニング領域内に挿入したボンディングツールと研磨体とを接触させた状態で相対移動させて、ボンディングツールの下端加圧面と側壁の隣接部分に付着した異物を研磨除去するようにしたことを特徴とするボンディング装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によるボンディング装置は、少なくとも一対の研磨面が上方から下方へ向かって近接するように傾斜させた研磨体を含み、研磨面間のクリーニング領域内に挿入したボンディングツールと研磨体とを接触させた状態で相対移動させて、ボンディングツールの下端加圧面と側壁の隣接部分に付着した異物を研磨除去するクリーニング部を備えたことを特徴とするが、一対の研磨面を有する研磨体をボンディングツールの軸周りに回転可能とすることができる。また、ボンディングツールの隣り合う側壁に沿う方向に研磨体を配置できる。さらには、少なくとも一方の研磨面が弾性支持され他の研磨面に対して近接離隔可能である。ボンディングツールの下端加圧面と側壁の隣接部分に傾斜させた研磨体を線接触させ、この線接触位置を移動させるようにできる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図１から説明する。図において、図５と同一部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。図中１５は図５装置と同様に支持テーブル１２とボンディングツール１３を含むボンディング部で、長尺の絶縁フィルム４Ａは紙面垂直方向に移動する。１６は絶縁フィルム４Ａの移動経路の側方に配置されボンディングツール１３の加圧面をクリーニングするクリーニング部を示す。
【００１６】
このクリーニング部１６は、上面が平坦な固定研磨体１７、平坦な一対の研磨面１８ａ、１８ｂを上方から下方へ向かって近接するように対向させた一組の研磨体１８、上面が平坦で水平面内で回転して仕上げ研磨する回転研磨体１９で構成されている。研磨体１８は、図２に示すようにベース２０上にボンディングツール１３の巾より広い間隔で一対の対向壁２１ａ、２１ｂを立設し、この対向壁２１ａ、２１ｂ間に一対の揺動板２２ａ、２２ｂの上部を回転軸２３ａ、２３ｂにより揺動自在に支持し、各揺動板２２ａ、２２ｂの対向面に平板状の研磨板２４ａ、２４ｂを固定し、揺動板２２ａ、２２ｂの外面下方をスプリング２５ａ、２５ｂにより内方に弾性的に押圧したものである。
【００１７】
ボンディングツール１３を図３に示すように図示点線位置から実線位置に降下させて研磨体１８に挿入すると、先ずボンディングツール１３の下端加圧面１３ａと側壁１３ｂの隣接部分が研磨板２４ａ、２４ｂの中間部に接触する。さらにツール１３を降下させると、前記隣接部は研磨板２４ａ、２４ｂの面上を摺動して揺動板２２ａ、２２ｂを押し広げ、これにより図示省略するが側壁１３ｂと研磨板２４ａ、２４ｂの研磨面は平行になる。この状態からさらにツール１３を降下させると、研磨板２４ａ、２４ｂの上端がボンディングツール１３の側壁に接触する。このようにしてボンディングツール１３を上下動させるだけで、下端加圧面１３ａと側壁１３ｂの隣接部分を研磨板２４上に摺動させることができる。
【００１８】
そのため、ツール１３下端加圧面１３ａに付着した異物を固定研磨体１７により除去した後、前記隣接部分に異物が残留したツール１３を研磨体１８に挿入すると、前記隣接部に付着し突出した異物は研磨板２４に接触しその上を摺動するため、異物はボンディングツール１３から容易に剥離される。
【００１９】
このようにしてツール下端１３ａの一組の平行対辺のクリーニングを完了するとツール１３を上昇させて上記研磨体１８を９０°回転させ、上記動作を繰返すことにより、ボンディングツール１３の下端全周の異物を完全に剥離することができる。
【００２０】
この実施例において、研磨板２４は平坦な研磨面を有する研磨板を用いるだけでなく、上下中間部を凸湾曲させたシリンドリカル状研磨板を用いることもできる。これによりツール下端１３ａと側壁１３ｂの隣接部で線接触したツール１３の側壁１３ｂと研磨板２４の研磨面のなす角を、ボンディングツール１３の降下につれて鈍角状態から鋭角状態に大きく変化させることができ、ツール下端１３ａと隣接する側壁１３ｂに付着した異物に対する接触状態を大きく変えることができるため強固に付着した異物でも確実に剥離させることができる。また上記研磨体１８の研磨板２４は回転軸２３を中心に揺動可能としたが、回転軸２３の軸方向にも揺動可能とすることができ、研磨体１８に挿入したボンディングツール１３を固定した状態または上下振動させた状態で、研磨板２４を水平動させることにより研磨効果を高めるとともに、ボンディングツール１３から剥離した異物の除去効果を高めることができ、ボンディングツール１３への再付着を防止することができる。また図示省略するが研磨板２４に縦方向又は斜め方向に溝を形成し、剥離させた異物を溝内に落とし込むことにより異物の再付着を防止することもできる。
【００２１】
尚、本発明は上記実施例にのみに限定されるものではなく、例えば図１実施例の固定研磨体１７と研磨体１８とを一体化することもできる。即ち、ベース２０上に固定研磨体１７と研磨体１８とを隣接配置するだけでなく、固定研磨体１７の両側に、一対の揺動板２２ａ、２２ｂを互いに近接、離隔調整可能に配置し、揺動板２２を離隔させた状態でボンディングツール１３の下端加圧面１３ａを研磨し、ボンディングツール１３を上昇させて、揺動板２２を互いに近接させ、ボンディングツール１３の側壁を研磨することができる。これにより、クリーニング部１６の設置面積を縮小できるだけでなく、異物の飛散を抑制できる。また回転研磨体１９は回転ブラシや回転バフと置換することもできる。さらには研磨板２４を可動させる機構として、上記実施例では揺動板２２を用いたが、一対のロッドを一直線上に配置して各端面を対向させ、対向面に研磨板を配置させることもできる。この場合、研磨板の研磨面がボンディングツール１３の側壁１３ｂと平行になるようにロッドを配置し研磨面と側壁１３ｂとを弾性接触させることが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ボンディングツールの下端加圧面と側壁の隣接部分に付着した異物を確実に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す一部断面側面図
【図２】研磨体の構造を示す側断面図
【図３】研磨体によるボンディングツールのクリーニング作業を示す側断面図
【図４】半導体装置の一例を示す側断面図
【図５】図４半導体装置の製造に用いられるボンディング装置の正断面図
【符号の説明】
１　　　半導体ペレット
３　　　突起電極
４ａ　　　矩形窓
４Ａ　　　絶縁フィルム
５　　　導電パターン
６　　　インナリード
１０　　　半導体装置
１２　　　支持テーブル
１３　　　ボンディングツール
１３ａ　　　下端加圧面
１３ｂ　　　側壁
１５　　　ボンディング部
１６　　　クリーニング部
１８　　　研磨体
１８ａ、１８ｂ　　　研磨面
【図１】
2004134603.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004134603.tif 000006
【図５】
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