DE4132101C2 - Chipbonder zum Verbinden eines Chips mit einer Bondoberfläche eines Substrates und Verfahren zum Steuern eines derartigen Chipbonders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Chipbonder zum Verbinden eines Chips mit einer Bondoberfläche eines Substrates oder eines Leiterrahmens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Chipbonders gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Ein herkömmlicher Chipbonder dieser Art ist aus der JP-A-62-20337 bekannt und in der beiliegenden Fig. 4 in Sei­ tenansicht dargestellt, wobei das an dieser Seite angeordnete Gehäuse weggelassen ist, um die Bauelemente im Inneren zu zeigen. Ein Chipbonder 1 ist dabei seitlich neben einer Transportvorrichtung 2 für Leiterrahmen 3 angeordnet, wobei die Transportvorrichtung 2 als Bühne beim Verbinden dient. Im Chipbonder 1 ist auf einem XY-Tisch 4 eine Vorrichtung zum Antrieb in Richtung der Z-Achse als Z-Achsenan­ trieb 5 vorgesehen, und der XY-Tisch 4 bewegt den Z-Achsenan­ trieb in X-Richtung und in Y-Richtung. Der Z-Achsenantrieb 5 weist ein Gehäuse 6, eine innerhalb des Gehäuses drehbar ge­ lagerte Kugelumlaufspindel 7 und einen mit dieser in Eingriff stehenden, beweglichen Block 8 auf. Die Kugelumlaufspindel 7 wird von einem am Gehäuse 6 angebrachten Motor 9 über einen Riemen 9a um einen vorherbestimmten Winkel gedreht. Durch das Drehen der Kugelumlaufspindel 7 wird der bewegliche Block 8 um eine vorherbestimmte Entfernung in Richtung der Z-Achse verlagert. Innerhalb des beweglichen Blocks 8 ist ein Bonder­ arm 10 um eine Stützwelle 9b schwenkbar gelagert. Ein Ende des Bonderarms 10, welches sich innerhalb des beweglichen Blocks 8 befindet, steht mit einem Anschlag 14 in Berührung. Normalerweise berührt der Bonderarm den Anschlag 14 und ist dadurch an einer Umdrehung entgegen dem Uhrzeigersinn gehin­ dert. Der Anschlag 14 dient gleichzeitig als Berührungsmeß­ fühler, der die Trennung des Bonderarms 10 vom Anschlag 14 erfaßt und dies an eine Steuereinheit 16 weitergibt, wenn der Bonderarm 10 im Uhrzeigersinn schwenkt. An einer Stelle ge­ genüber dem Anschlag 14 ist innerhalb des beweglichen Blocks 8 auch ein Schwingspulenmotor 15 angebracht, der den Bonderarm entgegen dem Uhrzeigersinn um die Stützwelle 9b schwenkt.

Am äußeren, distalen Ende des Bonderarms 10, welches im we­ sentlichen horizontal vom beweglichen Block 8 wegragt, ist in senkrechter Richtung eine Spannvorrichtung in Form eines An­ saugfutters 18 angebracht, gegen dessen unteres Ende ein Chip 20 durch eine Vakuumsaugvorrichtung über eine an das Ansaug­ futter angeschlossene Saugleitung 19 angesaugt ist.

Der bekannte Chipbonder arbeitet wie folgt. Zunächst wird der Leiterrahmen 3 von der Transportvorrichtung 2 in eine vorher­ bestimmte Stellung auf einer hier nicht gezeigten Bondingsta­ tion gebracht. Gleichzeitig wird der Chip 20 durch Vakuum an das Ansaugfutter 18 angesaugt, welches sich am distalen Ende des Bonderarms 10 befindet. Als nächstes bewegt der XY-Tisch 4 den Z-Achsenantrieb 5 so, daß der Chip 20 in eine Lage oberhalb der hier nicht gezeigten Bondoberfläche des Leiter­ rahmens 3 gebracht werden kann. Anschließend wird der Motor 9 in Umdrehung versetzt, um den mit der Kugelumlaufspindel 7 in Eingriff stehenden beweglichen Block 8 nach unten zu bewegen und damit das den Chip 20 haltende Ansaugfutter. Wenn der Chip 20 auf der Bondoberfläche des Leiterrahmens 3 landet, wird das Ansaugfutter 18 der durch die Berührung des Chips 20 mit der Bondoberfläche erzeugten Reaktion ausgesetzt und der Bonderarm 10 folglich etwas im Uhrzeigersinn gedreht. Bei dieser Schwenkbewegung wird der Bonderarm 10 vom Anschlag 14 getrennt. Da dieser Anschlag 14 als Berührungsmeßfühler dient, wird die Trennung von ihm erfaßt und das entsprechende Signal an die Steuereinheit 16 weitergeleitet. Die Steuerein­ heit 16 veranlaßt daraufhin eine weitere Abwärtsbewegung des beweglichen Blocks 8 um eine vorherbestimmte Strecke aufgrund des Meßsignals und hält dann die Drehbewegung des Motors 9 an, um den abwärtsbewegten Block 8 und damit das Ansaugfutter 18 in einer vorherbestimmten Stellung anzuhalten. Diese Ab­ wärtsbewegung nach der genannten Wahrnehmung wird anhand ei­ nes im voraus in die Steuereinheit 16 eingegebenen Wertes durchgeführt, um den vom Ansaugfutter 18 gehaltenen Chip 20 in eine Stellung zu bringen, in der er sich parallel zur Bondoberfläche des Leiterrahmens 3 befindet. Das Landen oder Absetzen des Chips 20 wird erfaßt, und die Abwärtsbewegung des Ansaugfutters 18 wird aufgrund der erfaßten Daten ange­ halten. Folglich kann der Chip 20 parallel zur Bondoberfläche angehalten werden. In diesem Zustand wird der Chip 20 durch eine Scheuerbewegung des Ansaugfutters 18 gegen die Bondoberflä­ che gepreßt, womit der Verbindungsvorgang beendet ist.

Bei dem herkömmlichen Chipbonder der vorstehend beschriebenen Art wird die Wahrnehmung des Trennens des Anschlags vom Bon­ derarm als das Landen des Chips auf der Bondoberfläche inter­ pretiert und das Landen nicht eigens bestätigt. Um den Chip in eine Lage parallel zur Bondoberfläche zu bringen, wird ferner der bewegliche Block nach dem Landen des Chips um eine feste Strecke abwärtsbewegt. Allerdings wird dabei nicht überprüft, ob sich der Chip wirklich parallel zur Bondober­ fläche befindet oder nicht. Es ist also keine Maßnahme vorge­ sehen, um ein Fehlfunktionieren auszuschließen. Wenn der Chip mit der Bondoberfläche in geneigter Stellung verbunden wird, kann dadurch ein Verbindungshilfsmittel (zum Beispiel ein Harzabstandshalter oder Lot), mit dem der Chip an der Bond­ oberfläche angebracht wird, ungleichmäßig werden. Das kann zur Folge haben, daß das Anschlußmuster auf dem Chip nicht mehr erkennbar ist und zwischen der Rückseite des Chips und der Bondoberfläche bei der anschließenden Verdrahtung ein un­ gleichmäßiger Widerstand besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Chipbonder zu schaffen, mit dem ein Chip mit einer Bondoberfläche verbunden und auf den Chip in senkrechter Richtung eine Last aufgebracht werden kann, wobei durch Rückkopplung bestätigt wird, daß sich der Chip in einer Lage parallel zu einem Leiterrahmen befindet. Aufgabe der Erfindung ist auch die Schaffung eines Verfahrens zum Steuern eines solchen Chipbonders.

Der Chipbonder, mit dem die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst wird, ist im einzelnen in Anspruch 1 angegeben. Weitere Ausgestaltungen gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Steuern eines Chipbonders geschaffen, um das Verbinden von Chips mit Substraten zu steuern. Die Merkmale sind im Anspruch 4 zur Lösung der diesbezüglichen Aufgabe angegeben.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Steuerung des Z-Achsenan­ triebs und eines Linearmotors derart, daß ein zweiter Arm in Rich­ tung der Z-Achse abwärts bewegt und dabei parallel zu der Bondoberfläche gehalten wird, so daß dadurch der Chip parallel auf die Bondoberfläche aufgebracht wird. Während der Steuerung wird ein Verlagerungssignal von einer die parallele Stellung abtastenden Einrichtung rückgekoppelt. Das Verlagerungssignal gibt eine Verlagerung des zweiten Arms der Bonderarmvorrichtung aus demjenigen Zu­ stand wieder, in dem sich der zweite Arm parallel zur Bond­ oberfläche befindet (Rückkopplungssteuerung). Anschließend wird der Chip, während er gegen die Bondoberfläche gepreßt wird, in senkrechter Richtung belastet.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Chipbonders gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für den Chipbonder gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des Steuervorgangs beim Chipbon­ den; und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Innenaufbaus eines herkömmli­ chen Chipbonders.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist ein Chipbonder 100 seitlich neben einer Transportvorrichtung 120 angeordnet, die Leiter­ rahmen 30 transportiert und als Abstützung beim Verbinden bzw. Bonden dient. Auf einen der Transportvorrichtung 120 be­ nachbarten Tisch 121 werden Chips 20 gelegt.

In dem Chipbonder 100 kann ein Z-Achsenantrieb 50 mittels ei­ nes XY-Tisches 40 in einer horizontalen Ebene bewegt werden. Der XY-Tisch 40 weist eine X-Achsenbetätigungsvorrichtung 41 und eine Y-Achsenbetätigungsvorrichtung 42 auf, die vorzugs­ weise jeweils von einem hier nicht gezeigten Servomotor mit Codierer antreibbar sind, um den Z-Achsenantrieb 50 exakt um eine gewünschte Strecke in Richtung sowohl der X-Achse als auch der Y-Achse zu bewegen. Der XY-Tisch 40 ist nur bei Be­ darf vorgesehen. Wenn es nicht nötig ist, den Z-Achsenantrieb 50 in X- und Y-Richtung zu bewegen, kann er unmittelbar an einem festen Tisch angebracht sein. Gemäß einer Alternative kann auch entweder die X-Achsenbetätigungsvorrichtung 41 oder die Y-Achsenbetätigungsvorrichtung 42 vorgesehen sein.

Zu dem Z-Achsenantrieb 50 gehört ein Stützteil 51, der einen weiter unten näher beschriebenen Bonderarmmechanismus 60 senkrecht bewegbar abstützt, ein Antrieb 52 zum Antreiben des Bonderarmmechanismus 60 in senkrechter Richtung und ein Ser­ vomotor 53 mit einem Codierer, der den Antrieb 52 bewegt, da­ mit der Bonderarmmechanismus 60 exakt um eine gewünschte Strecke verstellt werden kann. Der Antrieb 52 hat eine mit­ tels des Servomotors 53 drehbare Drehwelle 52a, einen an der Drehwelle 52a befestigten Arm 52b und eine am distalen bzw. entfernten Ende des Arms 52b angebrachte Walze oder Rolle 52c, die mit dem Bonderarmmechanismus 60 in Abwälzberührung steht. Durch das Drehen der Drehwelle 52a wird der Bonderarm­ mechanismus 60 in senkrechter Richtung bewegt.

Der Bonderarmmechanismus 60 weist einen am Stützteil 51 glei­ tend abgestützten, sich in horizontaler Richtung erstrecken­ den ersten Arm 61 sowie einen zweiten Arm 62 auf, der auf ei­ ner Stützwelle 63 drehbar gelagert ist, die am entfernten Ende des ersten Arms 61 gebildet ist. Zum Festhalten eines Chips ist an einem Ende des zweiten Arms 62 in senkrechter Richtung ein Ansaugfutter 70 angeordnet, welches eine Saug­ öffnung 71 zum Ansaugen des Chips 20 an seinem untersten Ende hat. Zu der Saugöffnung 71 führt eine Saugleitung 72 von ei­ ner Vakuumsaugeinrichtung. An der anderen Seite der Stützwelle 63 ist als Einrichtung zum Abtasten einer Paral­ lellage ein Analog-Photosensor 80 und ein Linearmotor 90 zum Erzeugen eines Drehmomentes zwischen dem ersten und zweiten Arm 61 und 62 vorgesehen. Der Analog-Photosensor 80 weist einen am ersten Arm 61 angeordneten optischen Meßfühler 81 und eine am zweiten Arm 62 angeordnete Sperrscheibe 82 (oder auch eine Schlitzscheibe) auf. Der optische Meßfühler 81 hat ein Lichtabgabeelement 81a und ein Lichtempfangselement 81b, die einandergegenüberliegend angeordnet sind. Wenn der zweite Arm 62 um die Stützwelle 63 schwenkt, wird die Sperrscheibe 82 zwischen die beiden Elemente 81a und 81b bewegt und unter­ bricht den Lichtstrahl. Hierdurch kann der Versatz oder die Verlagerung des zweiten Arms 62 aus der Parallellage über­ wacht werden. Der optische Meßfühler 81 erzeugt ein Verlage­ rungssignal, welches diese Verlagerung anzeigt. Der Linearmo­ tor 90 weist einen an dem zweiten Arm 62 angebrachten Elek­ tromagneten 91 und einen an dem ersten Arm 61 angebrachten Metallteil oder Permanentmagneten 92 auf. Unter Ausnutzung der durch das Erregen des Elektromagneten 91 erzeugten Anzieh- oder Abstoßkraft zwischen dem Elektromagneten 91 und dem Metallteil 92 wird vom Linearmotor 90 dem zweiten Arm 62 ein Drehmoment vermittelt. Der zweite Arm 62 unterliegt dem Drehmoment auf der Basis des vom Analog-Photosensors 80 abge­ gebenen Verlagerungssignals und wird folglich parallel zur Bondoberfläche gehalten. In einer Steuereinrichtung 160 ist im voraus eine leichte Neigung der Bondoberfläche gespeichert worden, was noch näher erläutert wird. Der Analog-Photosensor 80 kann auch von einem optischen Meßfühler 81, der am zweiten Arm 62 sitzt, und von einer am ersten Arm 61 angeordneten Sperr­ platte 82 gebildet sein. Ähnlich kann der Linearmotor 90 einen Elektromagneten 91 am ersten Arm 61 und ein Metallteil 92 am zweiten Arm 62 aufweisen.

Am Z-Achsenantrieb 50 ist für die Steuerung des Linearmotors 90 und des Servomotors 53 mit Codierer die Steuereinrichtung 160 vorgesehen, mit deren Hilfe das Chip-Substrat-Bondingver­ fahren durchgeführt werden kann, während der zweite Arm 62 parallel zur Bondoberfläche gehalten wird.

Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild ein Kontrollsystem zum Durchführen des Chipbondverfahrens unter Steuerung des Servo­ motors 52 mit Codierer des Z-Achsenantriebs 50 und des Li­ nearmotors 90 mit Hilfe der Steuereinrichtung 160. In der Steuereinrichtung 160 ist in einem Mikrorechner 161 im voraus ein Programm gespeichert; das Chipbondverfahren wird entspre­ chend durch Steuerung des Servomotors 53 und des Linearmotors 90 durchgeführt. Im Mikrorechner 161 ist außerdem eine leich­ te Neigung der Bondoberfläche, das heißt einer Chipbondinsel 31 gespeichert. In Abhängigkeit von einem Signal vom Mikro­ rechner 161 wird der Servomotor 53 mit Codierer des Z-Achsen­ antriebs 50 von einer Motortreiberschaltung 162 angetrieben. Das von dem Codierer 53a am Servomotor 53 gelieferte Rück­ kopplungssignal, welches den Drehanteil oder die Drehge­ schwindigkeit des Motors wiedergibt, wird von einem Zähler 163 gezählt und in den Mikrorechner 161 zurückgeleitet. Der Linearmotor 90 wird von einer Motortreiberschaltung 164 in Abhängigkeit von einem Signal vom Mikrorechner 161 angetrie­ ben. Ein vom Analog-Photosensor 80 geliefertes analoges Rück­ kopplungssignal, welches die Verlagerung des zweiten Arms 62 aus der Parallellage wiedergibt, wird in einem A/D-Umsetzer 165 in ein digitales Signal umgewandelt und in den Mikrorech­ ner 161 als Verlagerungssignal zurückgeleitet.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm der Steueroperation des unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 160 durchgeführten Chipbondverfahrens, welches für die Erfindung charakteri­ stisch ist.

Die Arbeitsweise des in Fig. 1 und 2 gezeigten Chipbonders soll anhand von Fig. 3 näher erläutert werden. Zuerst wird der Chip 20 von dem Ansaugfutter 70 als Halteeinrichtung angezogen. Als nächstes wird der XY-Tisch 40 angetrieben, um den Z-Achsenantrieb 50 so zu bewegen, daß der Chip 20 über die Chipbondinsel 31 des Leiterrahmens 30 gelangt. Es sei angenommen, daß der Chip 20 parallel zum zweiten Arm 62 gehalten wird und daß der Chip 20 dadurch parallel zur Chipbondinsel 31 gehalten wird, daß der zweite Arm 62 veranlaßt wird, eine parallele Stellung zur Chipbondinsel 31 einzunehmen. Der Elektromagnet 91 des Li­ nearmotors 90 wird schon vorher durch eine Strommenge erregt, die anhand der gespeicherten Neigung der Chipbondinsel 31 festgelegt ist, damit der zweite Arm 62 sich parallel zur Chipbondinsel 31 erstrecken kann. Diese Steuerung dauert an, bis der Prozeß gemäß Schritt 303 in der nachfolgenden Steuerope­ ration beendet ist.

In der Steueroperation wird der Servomotor 53 des Z-Achsenan­ triebs 50 angetrieben, um den Bonderarmmechanismus 60 abzu­ senken. Ein Absenken wird mittels eines von dem am Servo­ motor 53 sitzenden Codierer 53a gelieferten Signals über­ wacht. Das Signal vom Codierer 53a wird vom Zähler 163 ge­ zählt und dann in den Mikrorechner 161 zurückgeführt (Schritt 200). Während der Abwärtsbewegung überwacht der Analog-Photo­ sensor 80, ob eine Verlagerung von vorherbestimmtem Wert oder darüber in der Parallellage des zweiten Arms 62 stattfindet. Das vom Analog-Photosensor 80 gelieferte Signal wird vom A/D- Umsetzer 165 in ein digitales Signal umgewandelt und dann in den Mikrorechner 161 zurückgegeben. Die genannte Verlagerung um einen vorherbestimmten Wert oder mehr ist größer als die durch Schwingungen erzeugte, die beim Absenken des zweiten Arms 62 auftreten (Schritt 201). Wenn der Analog-Photosensor 80 feststellt, daß die Verlagerung von vorherbestimmtem Wert oder darüber (nachfolgend einfach als Verlagerung bezeichnet) in der Parallellage des zweiten Arms 62 auftritt, wird der Betrieb des Servomotors 53 angehalten, um einstweilen den Ab­ senkvorgang anzuhalten (Schritt 202). Wenn anhand des Signals vom Analog-Photosensor 80 bestimmt wird, daß sich der zweite Arm 62 noch weiter verlagert, nachdem der Servomotor angehal­ ten wurde, wird bestimmt, daß der Chip 20 auf der Chipbondin­ sel 31 gelandet ist. Wenn keine Verlagerung bestätigt wird, wird bestimmt, daß der Chip 20 noch nicht gelandet ist, und das Verfahren läuft zum Schritt 200 zurück, um das Absenken zu bewirken (Schritt 203). Wird die Landung des Chips 20 be­ stätigt, so wird der Servomotor 53 des Z-Achsenantriebs 50 in umgekehrter Richtung in Umdrehung versetzt, damit der Bonder­ armmechanismus 60 angehoben werden kann (Schritt 204). Der Bonderarmmechanismus 60 wird so lange angehoben, bis anhand des Verlagerungssignals vom Analog-Photosensor 80 bestimmt wird, daß sich der zweite Arm 62 wieder in paralleler Lage befindet (Schritt 205). Wenn vom Analog-Photosensor 80 keine Verlagerung erfaßt wird, wird bestimmt, daß sich der zweite Arm 62 in paralleler Lage befindet und folglich die Aufwärts­ bewegung angehalten (Schritt 206). Der Chip 20 ist nunmehr auf der Chipbondinsel 31 und parallel zu dieser gelandet.

Anschließend beginnt ein Belastungssteuervorgang, bei dem eine vorherbestimmte Belastung auf den parallel auf der Chipbondinsel 31 aufliegenden Chip 20 in Richtung senkrecht zum Chip 20 aufgebracht wird. Zunächst wird der Servomotor 53 des Z-Achsenantriebs 50 angetrieben, um den Bonderarmmecha­ nismus 60 abwärtszubewegen. Dieser Zustand wird durch das Signal von dem am Servomotor 53 angebrachten Codierer 53a er­ faßt (Schritt 300). Die Abwärtsbewegung dauert so lange, bis in der Parallellage des zweiten Arms 62 eine Verlagerung um einen zweiten vorherbestimmten Wert oder darüber stattgefun­ den hat. Diese Verlagerung wird durch das Verlagerungssignal vom Analog-Photosensor 80 überwacht. Der zweite vorherbe­ stimmte Wert ist erheblich kleiner als der in den Schritten 201 und 203 angewandte vorherbestimmte Wert und wird als groß genug betrachtet, um den Chip 20 in senkrechter Richtung zu belasten (Schritt 301). Wenn bestimmt wird, daß die Verlage­ rung um den zweiten vorherbestimmten Wert oder darüber in der Parallellage des zweiten Arms 62 auftritt, wird die Abwärts­ bewegung angehalten (Schritt 302). Als nächstes wird der dem Linearmotor 90 zugeführte Spulenstrom erhöht, um die zwischen dem Elektromagneten 91 und dem Metallteil 92 des Linearmotors 90 wirkende Anziehkraft zu verstärken und damit das an den zweiten Arm 62 angelegte Drehmoment zu steigern. Folglich kehrt der zweite Arm 62 in parallele Lage zurück, während der Chip 20 einer Belastung unterliegt (Schritt 303). Die Erhö­ hung des Spulenstroms zum Linearmotor 90 wird so lange fort­ gesetzt, bis die Verlagerung des zweiten Arms 62 aufgehoben ist und dieser sich in parallele Lage zurückbegibt (Schritt 304). Wenn bestimmt wird, daß die Verlagerung des zweiten Arms 62 nicht mehr besteht, wird der Spulenstrom zum Linear­ motor 90 auf diesem Wert gehalten (Schritt 305). Wenn be­ stimmt wird, daß der Spulenstrom zum Linearmotor 90 einen vorherbestimmten Wert nicht erreicht, läuft das Programm zum Schritt 300 zurück, und es werden die Schritte 300 bis 305 wiederholt, bis der dem Linearmotor 90 zugeführte Spulenstrom den vorherbestimmten Wert erreicht. Wenn bestimmt wird, daß der Spulenstrom den vorherbestimmten Wert erreicht, wird die Belastungssteuerung angehalten (Schritt 306). Das Verfahren wird in einem raschen Zyklus wiederholt, damit der Chip 20 allmählich senkrecht belastet werden kann. Ein einzelner Chip kann einer gewünschten Belastung unterworfen werden, wenn ein entsprechender Wert als endgültiger Wert für den dem Linear­ motor 90 zugeführten Spulenstrom eingestellt wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als Übertragungsvorrichtung für den Servomotor 53 des Z-Achsenan­ triebs 50 ein Gestänge vorgesehen. Es kann aber auch ein An­ trieb mit Kugelumlaufspindel benutzt werden. Die X- und Y- Achsenbetätigungsvorrichtungen 41 und 42 des XY-Tisches 40 können von der mit Nockenantrieb arbeitenden Art sein.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß gemäß der Erfindung der Servomotor mit dem Codierer, der als Antriebs­ teil des Z-Achsenantriebs dient, und der Linearmotor, der als Drehmomenterzeuger für den zweiten Arm des Bonderarmmechanis­ mus dient, gleichzeitig so gesteuert werden, daß der Chip parallel auf der Chipbondinsel landet und anschließend in senkrechter Richtung belastet wird. Auf diese Weise läßt sich der Chip mit der Chipbondinsel in richtiger Lage ausgezeich­ net durch einen Bondingvorgang verbinden.

Claims (4)

1. Chipbonder zum Verbinden eines Chips mit einer Bondoberfläche eines Substrates oder eines Leiterrahmens, umfassend einen Z-Achsenantrieb (50) mit einem Hauptantriebsmotor (53); einen Bonderarmmechanismus (60) mit einem ersten Arm (61), welcher vom Z-Achsenantrieb (50) in vertikaler Richtung bewegbar ist; und eine Chip-Halteeinrichtung (70, 71), gekennzeichnet durch

• - eine am ersten Arm (61) befindliche Stützwelle (63) und einen sich von der Stützwelle (63) in zwei Richtungen erstreckenden zweiten Arm (62), der von der Stützwelle (63) drehbar getra­ gen ist, wobei an dem einen Ende des zweiten Armes (62) die Chip-Halteeinrichtung (70, 71) angeordnet ist;
• - eine steuerbare Drehmomenterzeugungseinrichtung (90, 91, 92), die zwischen dem anderen Ende des zweiten Armes (62) und dem ersten Arm (61) vorgesehen ist und an den zweiten Arm (62) ein Drehmoment anlegt, so daß der Chip (20) in eine parallele Lage zur Bondoberfläche gebracht werden kann,
• - eine Einrichtung (80, 81, 82) zum Abtasten der Lage zwischen dem ersten Arm (61) und dem zweiten Arm (62), die eine Verla­ gerung des zweiten Armes (62) aus einer Stellung, in der sich der Chip (20) und die Bondoberfläche parallel zueinander er­ strecken, erfaßt und ein Verlagerungssignal erzeugt,
• - eine numerische Steuerung für den Hauptantriebsmotor (53) mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals, das eine Drehstellung und eine Drehgeschwindigkeit des Haupt­ antriebsmotors (53) wiedergibt, und
• - eine Steuereinrichtung (160), in der im voraus eine Neigung der Bondoberfläche speicherbar ist und die eine Abwärtsbewe­ gungssteuerung durchführt, bei der die Drehmomenterzeugungs­ einrichtung (90, 91, 92) und der Z-Achsenantrieb (50) ent­ sprechend dem Rückkopplungssignal vom Hauptantriebsmotor (53) und dem Verlagerungssignal von der Einrichtung (80, 81, 82) zum Abtasten der Lage so steuerbar sind, daß der zweite Arm (62) abwärtsbewegt und dabei in horizontaler Lage gehalten wird, so daß der von der Chip-Halteeinrichtung (70, 71) ge­ haltene Chip (20) parallel zur Bondoberfläche ausgerichtet wird und dadurch parallel mit der Bondoberfläche in Kontakt kommt, wobei die Steuereinrichtung (160) weiterhin bewirkt, daß der Chip (20) in senkrechter Richtung belastet wird, nachdem das In-Kontakt-Kommen des Chips (20) wahrgenommen worden ist.

2. Chipbonder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptantriebsmotor des Z-Achsenantriebsmechanismus (50) einen Servomotor (53) mit einem Codierer (53a) aufweist, daß die Drehmomenterzeugungseinrichtung einen Linearmotor (90) mit einem am ersten oder zweiten Arm (61 oder 62) angebrachten Elektromagneten (91) und einem Metallteil (92) aufweist, der an dem anderen Arm an einer solchen Stelle angeordnet ist, daß er mit dem Elektromagneten (91) magnetisch gekoppelt werden kann,
wobei der Linearmotor (90) unter Ausnutzung einer zwischen dem Elektromagneten (91) und dem Metallteil (92) wirkenden Kraft, die durch das Erregen des Elektromagneten (91) erzeugt wird, ein Drehmoment an den zweiten Arm (62) anlegt, daß die Einrichtung (80, 81, 82) zum Abtasten der Lage einen Analog-Photosensor (80) aufweist, der ein Verlagerungssignal erzeugt, welches eine Verlagerung des zweiten Arms (62) aus der parallelen Lage wiedergibt,
wobei der Analog-Photosensor (80) einen optischen Meßfühler (81) aufweist, der ein Lichtabgabeelement (81a) und ein Licht­ empfangselement (81b) in einer Stellung einander gegenüber am ersten oder zweiten Arm (61, 92) und eine Lichtsperrscheibe (82) am anderen Arm hat, die bei einer Drehbewegung des zweiten Arms (62) zwischen das Lichtabgabeelement (81a) und das Lichtempfangselement (81b) des optischen Meßfühlers (81) bewegbar ist, um den Durchtritt von Licht zu unterbrechen, und wobei die Steuereinrichtung eine Steuerschaltung (160) aufweist, die den Servomotor (53) und den Elektromagneten (91) des Linearmotors (90) in Abhängigkeit von einem Signal vom Codierer (53a) des Servomotors (53) des Z-Achsenantriebes (50) und einem Signal von dem optischen Meßfühler (81) des Analog- Photosensors (80) steuert, um die Steuerung der Abwärtsbewegung und des Aufbringens der Belastung durchzuführen.

3. Chipbonder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Z-Achsenantriebsmechanismus (50) zumindest in Richtung einer Achse, nämlich der X-Achse oder der Y-Achse, vorgesehen ist.

4. Verfahren zum Steuern eines Chipbonders mit einer Halte­ einrichtung zum Festhalten eines Chips an einem Ende eines an einer horizontalen Stützwelle drehbar gelagerten Arms, der mittels eines Z-Achsenantriebsmechanismus in vertikaler Richtung bewegt wird, wobei der Chip von dem Chipbonder mit einer Bondoberflä­ che parallel verbunden wird, deren Neigung im voraus bekannt ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• - Abwärtsbewegen des Arms, während er parallel zur Bondoberfläche gehalten wird;
• - Anhalten der Abwärtsbewegung des Arms, wenn eine Verlagerung mit einem vorbestimmten oder einem größeren Wert aus der Parallellage in dem Arm auftritt;
• - Bestimmen, daß der von der Halteeinrichtung des Arms gehaltene Chip mit der Bondoberfläche in Kontakt kommt, wenn die Verlagerung des Arms sich fortsetzt, nachdem die Abwärtsbewegung angehalten wurde, und Anheben des Arms, bis er sich in Parallellage befindet; und
• - Aufbringen einer Belastung auf den parallel auf der Bondoberfläche befindlichen Chip in einer Richtung senkrecht zur Bondoberfläche, während der Arm in paralleler Lage gehalten wird.