JP2008311511A - Bonding device, and cleaning method of its tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被接合物に対して接合母材を超音波接合するボンディング装置およびそのツールの洗浄方法に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus that ultrasonically bonds a bonding base material to an object to be bonded and a cleaning method for the tool.
被接合物に対して接合母材を超音波接合するボンディング装置としては、例えば、被接合物となるIGBT素子等のパワー半導体素子と、該パワー半導体素子が実装される基板の回路配線や、該基板が収納される筐体側の端子部等とを、接合母材となるアルミワイヤ等で接合する際に用いられるものがある。
超音波接合される接合母材は、前述のアルミワイヤの他、該接合母材に流れる電流の大電流化の要請に答えるべく断面積の大きなテープ状(リボン状)に形成されたアルミが用いられることもある。
As a bonding apparatus for ultrasonically bonding a bonding base material to an object to be bonded, for example, a power semiconductor element such as an IGBT element to be bonded, circuit wiring of a substrate on which the power semiconductor element is mounted, There are some which are used when joining a terminal portion on a housing side in which a substrate is stored with an aluminum wire or the like as a joining base material.
As the bonding base material to be ultrasonically bonded, aluminum formed in a tape shape (ribbon shape) having a large cross-sectional area is used in addition to the above-described aluminum wire in order to meet the demand for a large current flowing in the bonding base material. Sometimes.
前記ボンディング装置は、例えば図8に示すように、被接合物となる半導体素子151を備えた半導体装置150が載置されるボンディングステージ120と、前記接合母材となるアルミテープ115を前記半導体素子151に対して圧接するとともに、該アルミテープ115に超音波振動を付与して、アルミテープ115を半導体素子151に超音波接合するためのツール113と、前記ツール113が装着され、超音波発振器112を有し、前記ボンディングステージ120に対して略水平方向および略垂直方向に相対的に移動可能であるボンディングヘッド111とを備えている。
前記ボンディングヘッド111、超音発振器112、およびツール113等により全体的にヘッド部110を構成している。
また、前記ツール113はアルミテープ115よりも高硬度の金属部材にて構成されている。
さらに、前記半導体装置150は、基板152に実装された前記半導体素子151を筐体153に収納して構成されている。
For example, as shown in FIG. 8, the bonding apparatus includes a
The bonding head 111, the
The
Further, the
このように構成されるボンディング装置により、アルミテープ115を半導体素子151に超音波接合する場合には、図9に示すように、前記ツール113の下端面に構成される接合面113aを前記半導体素子151上に載置されるアルミテープ115に圧接させた状態で、前記超音波発振器112にて発振させた超音波を、該ツール113を通じてアルミテープ115へ付与して振動させ、該アルミテープ115と半導体素子151との間で合金層を生成させることで両者を接合するようにしている。
When the
図10に示すように、前述のごとくアルミテープ115に超音波振動を付与するツール113の接合面113aは、該接合面113aとアルミテープ115との間の摩擦係数を高めるために、多数の溝部113bが形成された凹凸形状となっているが、
接合回数を重ねていくに従って、前期接合面113aの溝部113bにアルミテープ115に起因するアルミカスが付着してくる。
これは、前記ツール113を構成する金属部材の硬度がアルミテープ115の硬度よりも高いため、該ツール113によりアルミテープ115に加圧・振動を付与して前記半導体素子151との接合を行う際に、アルミテープ115の表面がツール113における接合面113aの凹凸により削り取られて、該接合面113aの溝部113bに付着することによる。
As shown in FIG. 10, the joining
As the number of times of joining increases, the aluminum residue resulting from the
This is because the hardness of the metal member constituting the
このように、ツール113の接合面113aにアルミカスが付着した状態となると、該ツール113により超音波接合したアルミテープ115と半導体素子151との接合品質が低下したり、接合品質のばらつきが大きくなったりする恐れがあるため、前記接合面113aを定期的に洗浄して付着したアルミカスを除去する必要がある。
従って、図11に示すように、前記接合面113aにアルミカスが付着すると、前記ツール113を前記ボンディングヘッド111から取り外した後に、該ツール113を洗浄容器140内に貯溜された洗浄液に浸漬し、ツール113が浸漬された洗浄容器140を超音波洗浄器141にセットしたうえで、該超音波洗浄器141による洗浄を行い、該接合面113aに付着したアルミカスを除去するようにしていた。
As described above, when the aluminum residue is attached to the
Accordingly, as shown in FIG. 11, when an aluminum residue adheres to the
しかし、前述のように、超音波洗浄器141を用いてツール113の洗浄を行うように構成した場合、半導体素子151に対する接合動作を行っているボンディング装置の稼動を一旦中断した上で、前記ツール113をボンディングヘッド111から取り外す必要があるなど、洗浄作業が煩雑で多くの時間を要していた。
つまり、洗浄作業は、次に示すような多くのステップを有するフローにて行われていた。
図12に示すように、まず、ツール113にアルミカスが付着した場合には(S101)、ツール113をボンディングヘッド111から取り外すとともに(S102)、ツール113を洗浄するための洗浄容器140および超音波洗浄器141の準備を行う(103)。
前記準備が完了したら、ツール113の先端面113aを洗浄容器140内の洗浄液に浸漬して、超音波洗浄器141による洗浄を実施する(S104)。
洗浄完了後、洗浄済みのツール113をボンディングヘッド111に取り付ける(S105)。
また、ツール113は、その取り付け位置等に高精度が要求されるため、取り付けたツール113の位置調整等を行い(S106)、洗浄後のツール113による超音波接合の品質を確認して(S107)、品質が良好であることを確認した後にボンディング装置の設備の稼動を再開する(S108)。
このように、多くのステップを経て洗浄作業が行われるため、半導体装置110の生産ラインにおいては、大きな時間のロスが生じていた。
However, as described above, when the
That is, the cleaning operation has been performed in a flow having many steps as shown below.
As shown in FIG. 12, when an aluminum residue adheres to the tool 113 (S101), the
When the preparation is completed, the
After the cleaning is completed, the cleaned
Further, since the
As described above, since the cleaning operation is performed through many steps, a large time loss occurs in the production line of the
そこで、従来においては、洗浄作業にかかる時間を短縮するべく、次のように洗浄を行うように構成したボンディング装置が考案されている。
例えば、特許文献1に示すボンディング装置では、超音波接合の対象となる半導体素子が載置されるボンディングステージに、ツール洗浄用の洗浄液が貯溜された洗浄槽を設置し、ツールが装着された状態のボンディングヘッドを前記洗浄槽の設置箇所へ移動させて、ボンディングヘッドに装着されたままの状態のツールを洗浄液に浸漬して洗浄を行うように構成している。
このように構成することで、前記ツールのボンディングヘッドからの取り外し、および取り付けといった作業を行うことなく洗浄作業を完了させることができるため、洗浄作業時間を短縮することが可能となっている。
For example, in the bonding apparatus shown in Patent Document 1, a cleaning tank storing a cleaning liquid for cleaning a tool is installed on a bonding stage on which a semiconductor element to be ultrasonically bonded is placed, and the tool is mounted. The bonding head is moved to the installation location of the cleaning tank, and the tool that is still mounted on the bonding head is immersed in the cleaning liquid for cleaning.
With this configuration, the cleaning operation can be completed without performing operations such as removal and attachment of the tool from the bonding head, and thus the cleaning operation time can be shortened.
しかし、前述のごとく、洗浄槽をボンディングステージに設置して、ツールをボンディングヘッドに装着したまま洗浄を行うように構成した場合、確かにツールのボンディングヘッドに対する着脱作業を行う時間を短縮することができるが、ツールを洗浄液に浸漬しての超音波洗浄によりツールの接合面に付着したアルミカスを除去するのにはある程度の時間を要し、洗浄作業全体としては依然として多くの時間が必要となるため、さらに洗浄作業時間を短縮して、生産ラインの稼動効率の向上を図ることが望まれている。
そこで、本発明においては、さらにツールの洗浄時間を短縮して、生産ラインの稼動効率の向上を図ることが可能なボンディング装置およびそのツールの洗浄方法を提供するものである。
However, as described above, when the cleaning tank is installed on the bonding stage and the cleaning is performed with the tool mounted on the bonding head, the time for attaching and detaching the tool to the bonding head can be shortened. Although it takes a certain amount of time to remove the aluminum residue adhering to the joint surface of the tool by ultrasonic cleaning with the tool immersed in the cleaning solution, the entire cleaning operation still requires a lot of time. Further, it is desired to shorten the cleaning work time and improve the operation efficiency of the production line.
Therefore, the present invention provides a bonding apparatus and a tool cleaning method that can further shorten the cleaning time of the tool and improve the operation efficiency of the production line.
上記課題を解決するボンディング装置およびそのツールの洗浄方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項1記載のごとく、被接合物に対して接合母材を超音波接合するボンディング装置であって、被接合物が載置されるボンディングステージと、前記接合母材を前記被接合物に対して圧接するとともに、該接合母材に超音波振動を付与して、接合母材を被接合物に超音波接合するためのツールと、前記ツールが装着され、超音波発振器を備え、前記ボンディングステージに対して略水平方向および略垂直方向に相対的に移動可能であるボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドが移動可能であり、前記ツールによる接合動作が可能なボンディングエリアに設置されるバルク材とを備えており、前記バルク材は前記接合母材よりも高い硬度を有する部材にて構成され、前記ツールが前記バルク材に対して接合動作を実施可能に構成される。
これにより、ツールの接合面の洗浄を行う際に、該ツールのボンディングヘッドに対する着脱作業が必要でなくなり、少ない工程で洗浄工程を終えることが可能になって、ツールの接合面の洗浄作業に要する時間を短縮することができ、半導体装置の生産ラインの稼動効率を向上させることができる。
特に、ツールを洗浄液に浸漬して超音波洗浄することによりツールの接合面に付着した異物を除去しようとした場合には、超音波洗浄を行うのにある程度の時間を要するが、ツールによる接合動作は極僅かな時間で終了するため、洗浄作業全体として作業時間の短縮を図ることができる。
The bonding apparatus and the tool cleaning method for solving the above problems have the following characteristics.
That is, as in claim 1, a bonding apparatus for ultrasonically bonding a bonding base material to an object to be bonded, the bonding stage on which the object to be bonded is placed, and the bonding base material to the object to be bonded A tool for ultrasonically bonding the bonding base material to an object to be joined, and an ultrasonic oscillator provided with an ultrasonic oscillator, A bonding head that is relatively movable in a substantially horizontal direction and a substantially vertical direction with respect to the bonding stage; and a bulk material that is installed in a bonding area in which the bonding head is movable and can be bonded by the tool; The bulk material is composed of a member having a hardness higher than that of the bonding base material, and the tool can perform a bonding operation on the bulk material. It is.
As a result, when cleaning the bonding surface of the tool, it is not necessary to attach or detach the tool to or from the bonding head, and the cleaning process can be completed with a small number of steps, which is required for the cleaning operation of the bonding surface of the tool. Time can be shortened and the operating efficiency of the production line of semiconductor devices can be improved.
Especially when it is attempted to remove foreign matter adhering to the joint surface of the tool by immersing the tool in the cleaning solution and performing ultrasonic cleaning, it takes some time to perform ultrasonic cleaning. Is completed in a very short time, so that the entire cleaning operation can be shortened.
また、請求項2記載のごとく、前記ツールによる前記バルク材に対する接合動作は、所定の期間毎に行われる。
これにより、半導体素子等の被接合物に対する接合動作を行っているボンディング装置の稼動を中断することなく、ツールにおける接合面の洗浄を自動的に行うことができ、該接合面を接合母材の接合品質に問題が生じるような異物の付着がない状態に保持することが可能となって、接合品質の管理が容易になるとともに、接合品質の向上およびボンディング装置の稼動率の向上を図ることができる。
Further, as described in claim 2, the joining operation to the bulk material by the tool is performed every predetermined period.
Accordingly, the bonding surface of the tool can be automatically cleaned without interrupting the operation of the bonding apparatus that performs the bonding operation on the object to be bonded such as a semiconductor element. It is possible to maintain a state in which there is no foreign matter adhering to a problem in the bonding quality, facilitating the management of the bonding quality, and improving the bonding quality and the operating rate of the bonding apparatus. it can.
また、請求項3記載のごとく、被接合物が載置されるボンディングステージと、接合母材を前記被接合物に対して圧接するとともに、該接合母材に超音波振動を付与して、接合母材を被接合物に超音波接合するためのツールと、前記ツールが装着され、超音波発振器を備え、前記ボンディングステージに対して略水平方向および略垂直方向に相対的に移動可能であるボンディングヘッドとを備え、前記ツールにより前記被接合物に対して接合母材の超音波接合を行うボンディング装置におけるツールの洗浄方法であって、前記ボンディングヘッドが移動可能であり、前記ツールによる接合動作が可能なボンディングエリアに前記接合母材よりも高い硬度を有するバルク材を設置し、前記ボンディングヘッドを前記バルク材の設置箇所へ移動させて、前記ツールにより前記バルク材に対して接合動作を行う。
これにより、ツールの接合面の洗浄を行う際に、該ツールのボンディングヘッドに対する着脱作業が必要でなくなり、少ない工程で洗浄工程を終えることが可能になって、ツールの接合面の洗浄作業に要する時間を短縮することができ、半導体装置の生産ラインの稼動効率を向上させることができる。
特に、ツールを洗浄液に浸漬して超音波洗浄することによりツールの接合面に付着した異物を除去しようとした場合には、超音波洗浄を行うのにある程度の時間を要するが、ツールによる接合動作は極僅かな時間で終了するため、洗浄作業全体として作業時間の短縮を図ることができる。
According to a third aspect of the present invention, the bonding stage on which the object to be bonded is placed and the bonding base material are pressed against the object to be bonded, and ultrasonic vibration is applied to the bonding base material to bond the bonding base material. A tool for ultrasonic bonding of a base material to an object to be bonded and a bonding tool that is mounted with the tool and includes an ultrasonic oscillator and is relatively movable in a substantially horizontal direction and a substantially vertical direction with respect to the bonding stage. A cleaning method of a tool in a bonding apparatus that ultrasonically bonds a bonding base material to the object to be bonded by the tool, wherein the bonding head is movable, and a bonding operation by the tool is performed. A bulk material having a higher hardness than the bonding base material is installed in a possible bonding area, and the bonding head is moved to the installation location of the bulk material. Te, it performs a bonding operation with respect to the bulk material by the tool.
As a result, when cleaning the bonding surface of the tool, it is not necessary to attach or detach the tool to or from the bonding head, and the cleaning process can be completed with a small number of steps, which is required for the cleaning operation of the bonding surface of the tool. Time can be shortened and the operating efficiency of the production line of semiconductor devices can be improved.
Especially when it is attempted to remove foreign matter adhering to the joint surface of the tool by immersing the tool in the cleaning solution and performing ultrasonic cleaning, it takes some time to perform ultrasonic cleaning. Is completed in a very short time, so that the entire cleaning operation can be shortened.
また、請求項4記載のごとく、前記ツールによる前記バルク材に対する接合動作は、所定の期間毎に行われる。
これにより、半導体素子等の被接合物に対する接合動作を行っているボンディング装置の稼動を中断することなく、ツールにおける接合面の洗浄を自動的に行うことができ、該接合面を接合母材の接合品質に問題が生じるような異物の付着がない状態に保持することが可能となって、接合品質の管理が容易になるとともに、接合品質の向上およびボンディング装置の稼動率の向上を図ることができる。
Further, as described in claim 4, the joining operation to the bulk material by the tool is performed every predetermined period.
Accordingly, the bonding surface of the tool can be automatically cleaned without interrupting the operation of the bonding apparatus that performs the bonding operation on the object to be bonded such as a semiconductor element. It is possible to maintain a state in which there is no foreign matter adhering to a problem in the bonding quality, facilitating the management of the bonding quality, and improving the bonding quality and the operating rate of the bonding apparatus. it can.
本発明によれば、少ない工程で洗浄工程を終えることが可能になって、ツールの接合面の洗浄作業に要する時間を短縮することができ、半導体装置の生産ラインの稼動効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to finish the cleaning process with a small number of processes, the time required for cleaning the bonding surface of the tool can be shortened, and the operating efficiency of the production line of the semiconductor device can be improved. it can.
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すボンディング装置は、IGBT素子等の半導体素子51が実装された基板52を筐体53に収納して構成される半導体装置50に対して、テープ状やワイヤ状等の線状に形成された接合母材となる金属導体をボンディングするための装置であり、本例の場合は、前記金属導体として、例えばテープ状に形成されたアルミテープ15を用いている。
The bonding apparatus shown in FIG. 1 is formed in a linear shape such as a tape or wire with respect to a
ボンディング装置は、被接合物となる前記半導体素子51を備えた半導体装置50が載置されるボンディングステージ20と、接合母材となるアルミテープ15を前記半導体素子51に対して圧接するとともに、該アルミテープ15に超音波振動を付与して、アルミテープ15を半導体素子51に超音波接合するためのツール13と、前記ツール13が装着され、超音波発振器12を有し、前記ボンディングステージ20に対して略水平方向および略垂直方向に相対的に移動可能であるボンディングヘッド11とを備えている。
The bonding apparatus presses the
前記ボンディングヘッド11、超音発振器12、およびツール13等により全体的にヘッド部10を構成している。
また、前記ツール13はアルミテープ15よりも高硬度の金属部材にて構成されており、例えば、該ツール13はタングステン系の合金材料(超硬)にて構成されている。
The
The
さらに、前記ツール13の先端部には、前述の図10に示した従来のツール113の接合面113aと同様の接合面13aが構成されており、該接合面13aは、接合面13aとアルミテープ15との間の摩擦係数を高めるために、従来の溝部113bと同様の多数の溝部が形成された凹凸形状となっている。
Further, a
前記ボンディングヘッド11には、超音発振器12およびツール13の他に、アルミテープ15をツール13の先端部へ案内するためのテープガイド16、および被接合物に対するアルミテープ15のボンディングの終了後に、該アルミテープ15を切断するためのカッター14等が備えられている。
また、前記ボンディングヘッド11においては、超音発振器12にて生成された超音波振動が前記ツール13を通じて該ツール13先端の接合面13aに伝達されるように構成されている。
In addition to the
The
さらに、前記ボンディングヘッド11は、少なくとも前記ボンディングステージ20の略全範囲上を移動可能に構成されており、該ボンディングステージ20上であれば略全ての範囲で前記ツール13による接合動作を行うことが可能となっている。
前記ボンディングステージ20上においては、ブロック状に形成された金属部材であるバルク材30が、前記半導体装置50に隣接して設置されている。
Further, the
On the
前記バルク材30は、被接合物である半導体素子51に対する接合母材となるアルミテープ15よりも高硬度の金属部材にて構成されており、本例の場合では該バルク材30は、アルミに対して良好な接合性を示す銅材(Cu)にて構成されている。
また、前記バルク材30としては、銅材(Cu)の他、ニッケル材(Ni)等の金属部材も用いることが可能であるが、本例では比較的安価である銅材(Cu)を用いている。
The
Further, as the
このように構成されるボンディング装置においては、アルミテープ15の半導体素子51に対する超音波接合が、次のようにして行われる。
つまり、本ボンディング装置においても、前述の図9に示した従来のボンディング装置によりボンディングを行う場合と同様に、前記ツール13の下端面に構成される接合面13aを前記半導体素子51上に載置されるアルミテープ15に圧接させた状態で、前記超音波発振器12にて生成した超音波振動を、該ツール13を通じてアルミテープ15へ付与して振動させる。
アルミテープ15に超音波振動を付与することで、該アルミテープ15と半導体素子51との間に摩擦熱が生じ、これにより両者間に合金層が生成されて両者が接合されることとなる。
In the bonding apparatus configured as described above, ultrasonic bonding of the
That is, also in this bonding apparatus, the
By applying ultrasonic vibration to the
ここで、前記ツール13によりアルミテープ15に加圧・振動を付与して行う、該アルミテープ15と前記半導体素子51との接合作業の回数を重ねていくに従って、ツール13の接合面13aとアルミテープ15との間に生じる摩擦等により、該接合面13aにアルミカス等の異物が付着してしまうことになる。
これは、主に、ツール13がアルミよりも高い硬度を有する金属部材で構成されているため、前記半導体素子51に対する接合作業時にアルミテープ15の表面がツール13における接合面13aの凹凸により削り取られて、該接合面13aの溝部13bに付着することによる。
Here, as the number of times of joining the
This is mainly because the
そこで、本ボンディング装置においては、次のようにしてツール13の接合面13aに付着したアルミカスを洗浄して除去するように構成している。
つまり、前述のようなツール13によるアルミテープ15と半導体素子51とを接合する動作が所定の回数だけ行われると、ボンディングヘッド11が接合動作を行っていた半導体素子51の上方位置から、前記ボンディングステージ20上に設置されたバルク材30の上方まで移動し、該バルク材30に対してツール13による接合動作が行われる。
Therefore, the present bonding apparatus is configured to clean and remove the aluminum residue adhering to the
That is, when the operation of bonding the
この場合、図2、図3に示すように、バルク材30の上方へ移動したツール13のバルク材30に対する接合動作は、ツール13をバルク材30の上方位置から下降させて、該ツール13の接合面13aをバルク材30の上面に直接圧接させるとともに、超音発振器12からの超音波振動を該ツール13の接合面13aに付与することで行われる。
In this case, as shown in FIGS. 2 and 3, the joining operation of the
バルク材30の上面に圧接されたツール13の接合面13aに超音波振動を付与することで、該接合面13aとバルク材30との間に摩擦が生じ、接合面13aに付着しているアルミカスが、アルミよりも高い硬度を有する部材にて構成されるバルク材30と接合されて、該接合面13aから剥離することとなる。
このように、接合面13aに付着していたアルミカスが該接合面13aから剥離することにより、接合面13aが洗浄されて清浄な状態となる。
By applying ultrasonic vibration to the
As described above, the aluminum residue adhering to the
なお、前記バルク材30はアルミよりも高い硬度を有する部材にて構成されているが、該バルク材30の硬度があまりにも高すぎると、バルク材30に対してツール13による接合動作をさせて行う前記接合面13aの洗浄作業を繰り返すにつれて、該ツール13が摩耗する恐れがあり、逆に、バルク材30の硬度があまりにも低いと前記洗浄作業時にバルク材30が母材破壊してツール13に付着する恐れがある。
従って、ツール13、バルク材30、およびアルミテープ15等の接合母材の硬度の高さの関係は、「ツール13>>バルク材30>>接合母材(アルミテープ15)」となることが望ましい。
The
Therefore, the relationship between the hardness levels of the bonding base materials such as the
本例のように、接合母材としてアルミテープ15を用いる場合に、ツール13をタングステン系の合金材料で構成し、バルク材30を銅材(Cu)にて構成することで、洗浄作業によりツール13の接合面13aに付着したアルミカスがバルク材30に良く転写されるとともに、バルク材30がツール13の接合面13aに付着することがなく、良好な洗浄特性を得ることが可能となっている。
As in this example, when the
このように、本ボンディング装置において、ツール13の接合面13aに付着したアルミカスを除去する場合は、図4に示すように、ツール13にアルミカスが付着すると(S11)、該ツール13をバルク材30上に移動させて、該バルク材30に対して接合動作を行う(S12)。
バルク材30に対する接合動作が完了したツール13の接合面13aからはアルミカスが除去されて清浄な状態となっているので、そのままボンディング装置設備の稼動を再開する(S13)。
Thus, in this bonding apparatus, when removing the aluminum residue adhering to the
Since the aluminum residue has been removed from the joining
従来のように、接合面113aに付着したアルミカスを除去するために、ツール113をボンディングヘッド111から取り外して洗浄液に浸漬した上で超音波洗浄を行っていたときには、前述のように洗浄工程としてステップS101〜S108までの多くの工程が必要となっていたが、本例のように、ツール13による接合動作をバルク材30に対して行うように構成することで、ツール13のボンディングヘッド11に対する着脱作業が必要でなくなり、ステップS11〜S13といった少ない工程で洗浄工程を終えることが可能になる。
When the ultrasonic cleaning is performed after removing the
これにより、ツール13の接合面13aの洗浄作業に要する時間を短縮することができ、半導体装置10の生産ラインの稼動効率を向上させることができる。
特に、ツール13を洗浄液に浸漬して超音波洗浄することによりツール13の接合面13aに付着したアルミカスを除去しようとした場合には、超音波洗浄を行うのにある程度の時間を要するが、ツール13による接合動作は極僅かな時間で終了するため、洗浄作業全体として作業時間の短縮を図ることができる。
Thereby, the time required for the cleaning operation of the
In particular, when aluminum scrap adhering to the
また、本ボンディング装置においては、ツール13のバルク材30に対する接合動作の実施は、半導体素子51に対する接合動作を行った回数が所定の回数に達すると行うように、すなわち接合動作の実施を所定期間毎に行うように構成することができる。
この場合、所定の回数は、例えば、半導体素子51に対する接合動作の繰り返しによりツール13の接合面13aにアルミカスが付着するであろうと想定される回数に設定することができる。
また、ボンディング装置の稼動時間に応じてツール13のバルク材30に対する接合動作を行うように構成することもできる。
In the bonding apparatus, the bonding operation of the
In this case, the predetermined number of times can be set, for example, to a number of times that it is assumed that the aluminum residue will adhere to the
Moreover, it can also comprise so that the joining operation | movement with respect to the
このように、所定期間毎にツール13のバルク材30に対する接合動作を行うように設定することで、半導体素子51に対する接合動作を行っているボンディング装置の稼動を中断することなく、ツール13における接合面13aの洗浄を自動的に行うことができ、該接合面13aをアルミテープ15の接合品質に問題が生じるようなアルミカスの付着がない状態に保持することが可能となって、接合品質の管理が容易になるとともに、接合品質の向上およびボンディング装置の稼動率の向上を図ることができる。
As described above, by setting the bonding operation of the
また、本ボンディング装置においては、図5に示すごとく、従来の装置と同様に、超音波接合の対象となる半導体素子51が載置されるボンディングステージ20上に、ツール13洗浄用の洗浄液が貯溜された洗浄槽40を設置し、図6に示すように、ツール13が装着された状態のボンディングヘッド11を前記洗浄槽40の設置箇所へ移動させて、ボンディングヘッド11に装着されたままの状態のツール13を洗浄槽40内の洗浄液に浸漬して洗浄を行うように構成することもできる。
Further, in this bonding apparatus, as shown in FIG. 5, the cleaning liquid for cleaning the
この場合、ツール13を洗浄槽40内の洗浄液に浸漬した状態でボンディングヘッド11の超音発振器12にて超音波振動を発生させることで、該ツール13の接合面13aの超音波洗浄が行われることとなるため、超音波洗浄器を別途用意する必要がない。
なお、洗浄槽40内に貯溜される洗浄液としては、例えば水酸化ナトリウム水溶液等の、アルミのみを溶解させるような溶液が用いられており、接合面13aに付着したアルミカスを効果的に除去できるように構成されている。
In this case, the ultrasonic cleaning of the
As the cleaning liquid stored in the
このように構成することで、ボンディングヘッド11からツール13を取り外して洗浄する場合に比べて洗浄工程の工程数を削減することができ、洗浄作業に要する時間を短縮することができる。
With this configuration, the number of cleaning steps can be reduced as compared with the case where the
つまり、図7に示すように、ボンディングステージ20上に設置した洗浄槽40を用いてツール13の洗浄を行う場合は、アルミカスが付着した状態のツール13を(S21)、ボンディングステージ20上に準備された洗浄槽40(S22)の箇所まで移動させて、該ツール13を洗浄槽40内の洗浄液に浸漬させて超音波洗浄する(S23)。
洗浄が完了したツール13の接合面13aからはアルミカスが除去されて清浄な状態となっているので、そのままボンディング装置設備の稼動を再開する(S24)。
このように、ステップS21〜S24といった少ない工程で洗浄工程を終えることができ、洗浄作業に要する時間を短縮することができる。
That is, as shown in FIG. 7, when the
Since the aluminum residue has been removed from the
In this way, the cleaning process can be completed with a small number of processes such as steps S21 to S24, and the time required for the cleaning operation can be shortened.
10 ヘッド部
11 ボンディングヘッド
12 超音発振器
13 ツール
13a 接合面
20 ボンディングステージ
30 バルク材
50 半導体装置
51 半導体素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
被接合物が載置されるボンディングステージと、
前記接合母材を前記被接合物に対して圧接するとともに、該接合母材に超音波振動を付与して、接合母材を被接合物に超音波接合するためのツールと、
前記ツールが装着され、超音波発振器を備え、前記ボンディングステージに対して略水平方向および略垂直方向に相対的に移動可能であるボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドが移動可能であり、前記ツールによる接合動作が可能なボンディングエリアに設置されるバルク材とを備えており、
前記バルク材は前記接合母材よりも高い硬度を有する部材にて構成され、
前記ツールが前記バルク材に対して接合動作を実施可能に構成される、
ことを特徴とするボンディング装置。 A bonding apparatus for ultrasonically bonding a bonding base material to an object to be bonded,
A bonding stage on which workpieces are placed;
A tool for ultrasonically bonding the bonding base material to the object to be bonded, press-bonding the bonding base material to the object to be bonded, and applying ultrasonic vibration to the bonding base material;
A bonding head that is mounted with the tool, includes an ultrasonic oscillator, and is relatively movable in a substantially horizontal direction and a substantially vertical direction with respect to the bonding stage;
The bonding head is movable, and comprises a bulk material installed in a bonding area where the bonding operation by the tool is possible,
The bulk material is composed of a member having a higher hardness than the bonding base material,
The tool is configured to be capable of performing a bonding operation on the bulk material.
A bonding apparatus characterized by that.
接合母材を前記被接合物に対して圧接するとともに、該接合母材に超音波振動を付与して、接合母材を被接合物に超音波接合するためのツールと、
前記ツールが装着され、超音波発振器を備え、前記ボンディングステージに対して略水平方向および略垂直方向に相対的に移動可能であるボンディングヘッドとを備え、
前記ツールにより前記被接合物に対して接合母材の超音波接合を行うボンディング装置におけるツールの洗浄方法であって、
前記ボンディングヘッドが移動可能であり、前記ツールによる接合動作が可能なボンディングエリアに前記接合母材よりも高い硬度を有するバルク材を設置し、
前記ボンディングヘッドを前記バルク材の設置箇所へ移動させて、前記ツールにより前記バルク材に対して接合動作を行う、
ことを特徴とするボンディング装置におけるツールの洗浄方法。 A bonding stage on which workpieces are placed;
A tool for ultrasonically bonding the bonding base material to the object to be bonded, by pressing the bonding base material against the object to be bonded and applying ultrasonic vibration to the bonding base material;
A bonding head that is mounted with the tool, includes an ultrasonic oscillator, and is relatively movable in a substantially horizontal direction and a substantially vertical direction with respect to the bonding stage;
A cleaning method for a tool in a bonding apparatus that performs ultrasonic bonding of a bonding base material to the workpiece with the tool,
The bonding head is movable, and a bulk material having a higher hardness than the bonding base material is installed in a bonding area where the bonding operation by the tool is possible,
The bonding head is moved to the installation location of the bulk material, and the bonding operation is performed on the bulk material by the tool.
A method for cleaning a tool in a bonding apparatus.
4. The method for cleaning a tool in a bonding apparatus according to claim 3, wherein the bonding operation to the bulk material by the tool is performed every predetermined period.
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