JP2002151544A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JP2002151544A
JP2002151544A JP2000346743A JP2000346743A JP2002151544A JP 2002151544 A JP2002151544 A JP 2002151544A JP 2000346743 A JP2000346743 A JP 2000346743A JP 2000346743 A JP2000346743 A JP 2000346743A JP 2002151544 A JP2002151544 A JP 2002151544A
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displacement
attached
bonding
coil
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Tetsuya Tokunaga
哲也 徳永
Takahiro Yonezawa
隆弘 米澤
Hiroyuki Kiyomura
浩之 清村
Tatsuo Sasaoka
達雄 笹岡
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下駆動装置の変位を検出して揺動レバーの
変位を検出することにより、揺動レバーの変位を安定し
て検出できるボンディング装置を提供する。 【解決手段】 突起電極形成用のワイヤ１を上下に移動
させる揺動レバー１２と、揺動レバー１２に取り付けら
れ揺動レバー１２を揺動させて揺動レバー１２を上下に
移動させる上下駆動装置１４と、揺動レバー１２の変位
を検出する変位検出センサー２０とを備え、上下駆動装
置１４の変位を検出して揺動レバー１２の変位を検出す
るように、変位検出センサー２０のスケール２０ａは上
下駆動装置１４のコイル１４ｂの端部１４ｃに取り付け
られている。このことにより、揺動レバー１２の変位
は、回転軸１５から検出するのではなく、揺動レバー１
２と一体の上下駆動装置２０の変位により検出すること
になるので、揺動レバー１２の変位を安定して検出でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ方
式をはじめとするべアチップ実装技術において、半導体
集積回路（以下、「ＩＣ」という）の電極パッド上に金
の突起状電極（以下、「バンプ」という）を接続するバ
ンプボンディング装置、又はＩＣチップの電極パッド上
に金、アルミニウム等のワイヤを接続するボンディング
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のボンディング装置におけ
るバンプ形成ヘッドの側面図を示している。クランパ３
３で保持された金線３１は、キャピラリ３５に挿通され
ている。キャピラリ３５は、超音波ホーン３４の先端部
に取リ付けられている。超音波ホーン３４には超音波発
振素子４３が設けられている。超音波ホーン３４及びク
ランパ３３は、水平な揺動軸４５に固定された揺動レバ
ー４２に取リ付けられている。揺動軸４５は、支持フレ
ーム４８に取リ付けられた２つの軸受によって両端支持
されている。
【０００３】揺動レバー４２をヘッド上下駆動装置４４
によリ、揺動軸４５を中心として回動させることによ
り、超音波ホーン３４を介してキャピラリ３５が上下動
する。ヘツド上下駆動装置４４としては、ボイスコイル
モータ（以下、「ＶＣＭ」という）が用いられており、
このＶＣＭは、マグネット４４ａ、及びコイル４４ｂで
構成されている。
【０００４】支持フレーム４８は、水平方向で直交する
Ｘ、Ｙ方向へ移動自在な移動テーブル４７上に設けられ
ており、移動テーブル４７の移動により、キャピラリ３
５は水平方向へ移動する。
【０００５】４６は、揺動レバー４２の回転角度を検出
する角度検出センサである。角度検出センサ４６は、ス
ケール４６ａ，及び検出ヘッド４６ｂで構成されてい
る。検出ヘッド４６ｂは、取付金具５０によって支持フ
レーム４８に取り付けられている。スケール４６ａは揺
動軸４５に固定されており、揺動レバー４２の回動とと
もに揺動軸４５、スケール４６ａも回動する。
【０００６】スケール４６ａには等角度の目盛リが施さ
れており、スケール４６ａの回動とともにこの目盛リが
検出ヘツド４６ｂの検出部を横切ることになる。この横
切る回数をカウントすることにより、揺動レバー４２の
回転角度が検出される。このようにして角度検出センサ
４６で検出された揺動レバー４２の回転角度に基づい
て、キャピラリ３５の上下方向の位置が求められる。
【０００７】クランパ３３の上方には金線３１を引き上
げるエアーテンショナー３２が設けられている。キャピ
ラリ３５の下方には、ＩＣ３８を保持するボンディング
ステージ３９が設けられている。ボンディングステージ
３９は、ヒートブロック４０上に載置されている。ヒー
トブロック４０は、ボンディングステージ３９を介して
ＩＣ３８を加熱するためのものである。この加熱を行う
ために、ヒートブロック４０にはヒータ４１が設けられ
ている。
【０００８】キャピラリ３５に挿通された金線３１の先
端部近傍には、スパークを金線３１に飛ばすための電極
であるトーチ３６が設けられている。また、ボンディン
グステージ３９上方には、ＩＣ３８の位置を認識する位
置認識用カメラ４９が設けられている。
【０００９】以上のような構成において、まず、位置認
識用カメラ４９によリボンディングステージ３９上に載
置されているＩＣ３８を認識してキャピラリ３５を位置
決めする。そして、キャピラリ３５の下方に出た金線３
１の先端に、トーチ３６からスパークを付加して、金ボ
ール３７を形成する。
【００１０】次に、ヘッド上下駆動装置４４によってキ
ャピラリ３５が下降する。そして、金ボール３７がＩＣ
３８の電極形成箇所に上方から当接すると、ヘッド上下
駆動装置４４によりキャピラリ３５を介して金ボール３
７に所定の加圧力を加えるとともに、超音波発振素子４
３によリ超音波ホーン３４を介して超音波を付与し、金
ボール３７をＩＣ３８の電極形成箇所に接合する。この
ことにより、ＩＣ３８の電極形成箇所にバンプ台座が形
成される。
【００１１】その後、キャピラリ３５をヘッド上下駆動
装置４４によって一定量上昇させた後、さらに金線３１
をクランパ３３によって把持し引き上げることにより、
金線３１がバンプ台座から断裂し、バンプが形成され
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来のバンプ形成ヘッドの構成では、ボンディン
グ所要時間短縮のために揺動レバー４２を高速で揺動さ
せるべく、ヘッド上下駆動の位置制御におけるゲインを
増大すると、揺動軸４５に取リ付けたスケール４６ａの
慣性によリ揺動軸４５にねじれ振動が発生し、キャピラ
リ静止時の揺動レバー回転角度の検出が完了しない（サ
ーボ制御の発振）という問題があった。
【００１３】本発明は前記のような従来の問題を解決す
るものであり、上下駆動装置の変位を検出して揺動レバ
ーの変位を検出することにより、揺動レバーの変位を安
定して検出することができるボンディング装置を提供す
ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のボンディング装置は、ワイヤを上下に移動
させるための揺動レバーと、前記揺動レバーに取り付け
られ上下に移動して前記揺動レバーを揺動させる上下駆
動装置と、前記揺動レバーの変位を検出する変位検出手
段とを備えたボンディング装置であって、前記変位検出
手段の少なくとも一部は前記上下駆動装置の可動部に取
り付けられていることを特徴とする。前記のようなボン
ディング装置によれば、揺動レバーの変位を、揺動レバ
ーの回転軸から検出するのではなく、揺動レバーと一体
の上下駆動装置の変位により検出するので、揺動レバー
の変位を安定して検出することができる。
【００１５】前記ボンディング装置においては、前記上
下駆動装置にはボイスコイルモータが用いられており、
前記ボイスコイルモータの可動部であるコイルのうち、
一端に前記揺動レバーが取り付けられ、他端に前記変位
検出手段の少なくとも一部が取り付けられていることが
好ましい。
【００１６】また、前記変位検出手段は光学的又は磁気
的に記録された目盛りを有するスケールと、前記スケー
ル上を相対的に移動する検出ヘッドとを備えたリニアス
ケールであり、前記リニアスケールのスケールが前記上
下駆動装置の可動部に取り付けられていることが好まし
い。
【００１７】また、前記変位検出手段は光学的又は磁気
的に記録された目盛りを有するスケールと、前記スケー
ル上を相対的に移動する検出ヘッドとを備えたリニアス
ケールであり、前記リニアスケールのスケールが前記コ
イルの他端に取り付けられていることが好ましい。前記
のようなボンディング装置によれば、スケールを揺動レ
バーの回転軸に比べて剛性の高いコイルに設けているの
で、揺動レバーの変位を安定して検出することができ
る。
【００１８】また、前記スケールは、前記コイルにブラ
ケットを介して固定されていることが好ましい。
【００１９】また、前記ブラケットは断熱性を有する材
質であることが好ましい。前記のようなボンディング装
置によれば、コイルの発熱に伴うスケールの熱変形を防
止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明のボ
ンディング装置におけるバンプ形成ヘッドの側面図を示
している。クランパ３で保持されたバンプ形成用のワイ
ヤである金線１は、キャピラリ５に挿通されている。超
音波ホーン４及びクランパ３は、揺動軸１５に固定され
た揺動レバー１２に取リ付けられている。揺動軸１５
は、支持フレーム１８に取リ付けられた２つの軸受によ
って両端支持されている。
【００２１】揺動レバー１２をヘッド上下駆動装置１４
によリ、揺動軸１５を中心として回動させることによ
り、超音波ホーン４を介してキャピラリ５が上下動す
る。本実施形態では、ヘッド上下駆動装置１４として、
マグネット１４ａ、及びコイル１４ｂで構成されたＶＣ
Ｍが用いられており、コイル１４ｂの可動により、揺動
レバー１２を可動できる。
【００２２】支持フレーム１８は、水平方向で直交する
Ｘ、Ｙ方向へ移動自在な移動テーブル１７上に設けられ
ており、移動テーブル１７の移動により、キャピラリ５
は水平方向へ移動する。
【００２３】本実施形態では、揺動レバー１２の変位を
検出するための変位検出センサ２０は、ヘッド上下駆動
装置１４のコイル１４ｂの両端部のうち、揺動レバー１
２とは反対側の端部１４ｃ側に配置されている。すなわ
ち、変位検出センサ２０のうち、スケール２０ａは、コ
イル１４ｂの端部１４ｃに取り付けられており、検出ヘ
ッド２０ｂがスケール２０ａと対向するように配置され
ている。なお、検出ヘッド２０ｂをコイル１４ｂの端部
１４ｃに取り付け、スケール２０ａがこれと対向するよ
うにしてもよい。
【００２４】図１に示した例では、変位検出センサ２０
として、リニアスケールが用いられており、スケール２
０ａは、光学的又は磁気的に記録された目盛りを有して
いる。検出ヘッド２０ｂがスケール２０ａ上を相対的に
移動することにより、検出ヘッド２０ｂがスケール２０
ａの変位を検出して揺動レバー１２の回転角度を検出す
る。このようにして検出された揺動レバー１２の回転角
度に基づいて、キャピラリ５の上下方向の位置が求めら
れる。
【００２５】また、スケール２０ａは、コイル１４ｂの
端部１４ｃにブラケット１６を介して取り付けられてい
る。ブラケット１６の材質は、コイル１４ｂの発熱によ
るスケール２０ａの熱変形を防ぐため、断然性を有する
材質とすることが望ましい。
【００２６】前記のように本実施形態では、変位検出セ
ンサ２０のスケール２０ａを揺動軸１５に比べて剛性の
高いコイル１４ｂの端部１４ｃ側に設けているので、サ
ーボ制御の発振を防止でき、安定した揺動レバー変位検
出が可能になる。
【００２７】また、クランパ３の上方には金線１を引き
上げるエアーテンショナー２が設けられている。キャピ
ラリ５の下方には、ＩＣ８を保持するボンディングステ
ージ９が設けられている。ボンディングステージ９は、
ヒートブロック１０上に載置されている。ヒートブロッ
ク１０は、ボンディングステージ９を介してＩＣ８を加
熱するためのものである。この加熱を行うために、ヒー
トブロック１０にはヒータ１１が設けられている。
【００２８】キャピラリ５に挿通された金線１の先端部
近傍には、スパークを金線１に飛ばすための電極である
トーチ６が設けられている。また、ボンディングステー
ジ９上方には、ＩＣ８の位置を認識する位置認識用カメ
ラ１９が設けられている。
【００２９】以下、バンプ形成の基本動作について説明
する。まず、位置認識用カメラ１９によリボンディング
ステージ９上に載置されているＩＣ８を認識してキャピ
ラリ５を位置決めする。そして、キャピラリ５の下方に
出た金線１の先端に、トーチ６からスパークを付加し
て、金ボール７を形成する。
【００３０】次に、ヘッド上下駆動装置１４によってキ
ャピラリ５が下降する。そして、金ボール７がＩＣ８の
電極形成箇所に上方から当接すると、ヘッド上下駆動装
置１４によりキャピラリ５を介して金ボール７に所定の
加圧力を加えるとともに、超音波発振素子１３によリ超
音波ホーン４を介して超音波を付与し、金ボール７をＩ
Ｃ８の電極形成箇所に接合する。このことにより、ＩＣ
８の電極形成箇所にバンプ台座が形成される。
【００３１】その後、キャピラリ５をヘッド上下駆動装
置１４によって一定量上昇させた後、さらに金線１をク
ランパ３によって把持し引き上げることにより、金線１
がバンプ台座から断裂し、バンプが形成される。
【００３２】なお、本実施形態では、電極パッド上にバ
ンプを接続するバンプボンディング装置の例で説明した
が、電極パッド上に金、アルミニウム等のワイヤを接続
するボンディング装置であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、揺動レ
バーの変位を、揺動レバーの回転軸から検出するのでは
なく、揺動レバーと一体の上下駆動装置の変位により検
出するので、揺動レバーの変位を安定して検出すること
ができる。
【００３４】また、変位検出センサーのスケールを、コ
イルに断熱性を有する材質で形成されたブラケットを介
して固定することにより、コイルの発熱に伴うスケール
の熱変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るバンプ形成ヘッドの
側面図
【図２】従来のバンプ形成ヘッドの一例の側面図
【符号の説明】
３ クランパ ４ 超音波ホーン ５ キャピラリ １２ 揺動レバー １４ ヘッド上下駆動装置 １４ａ マグネット １４ｂ コイル １６ ブラケット １７ 移動テーブル １８ 支持フレーム ２０ 変位検出センサ ２０ａ スケール ２０ｂ 検出ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清村 浩之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 笹岡 達雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 BB05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤを上下に移動させるための揺動レ
    バーと、前記揺動レバーに取り付けられ上下に移動して
    前記揺動レバーを揺動させる上下駆動装置と、前記揺動
    レバーの変位を検出する変位検出手段とを備えたボンデ
    ィング装置であって、 前記変位検出手段の少なくとも一部は前記上下駆動装置
    の可動部に取り付けられていることを特徴とするボンデ
    ィング装置。
  2. 【請求項２】 前記上下駆動装置にはボイスコイルモー
    タが用いられており、前記ボイスコイルモータの可動部
    であるコイルのうち、一端に前記揺動レバーが取り付け
    られ、他端に前記変位検出手段の少なくとも一部が取り
    付けられている請求項１に記載のボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記変位検出手段は光学的又は磁気的に
    記録された目盛りを有するスケールと、前記スケール上
    を相対的に移動する検出ヘッドとを備えたリニアスケー
    ルであり、前記スケールが前記上下駆動装置の可動部に
    取り付けられている請求項１に記載のボンディング装
    置。
  4. 【請求項４】 前記変位検出手段は光学的又は磁気的に
    記録された目盛りを有するスケールと、前記スケール上
    を相対的に移動する検出ヘッドとを備えたリニアスケー
    ルであり、前記スケールが前記コイルの他端に取り付け
    られている請求項２に記載のボンディング装置。
  5. 【請求項５】 前記スケールは、前記コイルにブラケッ
    トを介して固定されている請求項４に記載のボンディン
    グ装置。
  6. 【請求項６】 前記ブラケットは断熱性を有する材質で
    ある請求項５に記載のボンディング装置。
JP2000346743A 2000-11-14 2000-11-14 ボンディング装置 Pending JP2002151544A (ja)

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