JP2013026585A - Die bonding apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly pick up and bond a thin semiconductor chip with a simple structure.SOLUTION: A die bonding apparatus comprises: a shaft 12 having a bonding tool 11 for picking up and bonding a semiconductor chip attached to a front end thereof; a bonding head 50 which has the shaft 12 attached through a plurality of flat plate links 20 and 30 arranged in parallel and linearly moves along a direction in which the shaft 12 extends; a lever 40 which is rotatably attached to the bonding head 50, of which the front end 41 is connected to the shaft 12, and has a counter weight 48 attached to a rear end 43; and a spring 58 which is attached between the bonding head 50 and the rear end 43 of the lever 40. The die bonding apparatus applies pressing load for pressing the bonding tool 11 to the semiconductor chip; the counter weight 48 has weight balancing rotational moment around a rotary axis of the lever 40.

Description

本発明は、ダイボンディング装置の構造に関する。   The present invention relates to a structure of a die bonding apparatus.

半導体チップを基板等に接合するためのダイボンディング装置は、ダイシングされたウェハから半導体チップをピックアップし、ピックアップした半導体チップを基板またはリードの上にボンディングして接合するものである。このダイボンディング装置は半導体チップを吸着してピックアップするツールであるコレットが取り付けられたボンディングヘッドを半導体チップの表面に対して垂直方向に移動させるものである。半導体チップをピックアップする際或いは半導体チップを基板等の上にボンディングする際には、コレットをある程度の押圧荷重で半導体チップに押しつける必要があるので、例えば、ボイスコイルモータによってコレットを押し下げて半導体チップに適切な押圧荷重を掛ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   A die bonding apparatus for bonding a semiconductor chip to a substrate or the like picks up a semiconductor chip from a diced wafer and bonds the picked-up semiconductor chip on a substrate or a lead for bonding. This die bonding apparatus moves a bonding head attached with a collet, which is a tool for picking up and picking up a semiconductor chip, in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor chip. When picking up a semiconductor chip or bonding a semiconductor chip onto a substrate or the like, it is necessary to press the collet against the semiconductor chip with a certain pressing load. For example, the collet is pushed down by a voice coil motor to the semiconductor chip. A method of applying an appropriate pressing load has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかし、ボイスコイルモータは重量が大きいことから、ボンディングヘッドの高速移動が難しい上、微小な押圧荷重を調整するための制御装置が必要で構造が複雑になってしまうという問題があった。そこで、コレットとボンディングヘッドとの間にボンディングヘッドの降下距離によってコレットの半導体チップへの押圧力を調整できるような荷重ばねを取り付け、ボンディングヘッドの高さを制御することによって半導体チップをピックアップする際或いは基板等の上にボンディングする際に適切な押圧荷重が半導体チップに加わるようにする簡便な方法も用いられている。   However, since the voice coil motor is heavy, there is a problem that it is difficult to move the bonding head at a high speed, and a control device for adjusting a minute pressing load is required, resulting in a complicated structure. Therefore, when a semiconductor chip is picked up by attaching a load spring between the collet and the bonding head so that the pressing force of the collet to the semiconductor chip can be adjusted by the descent distance of the bonding head and controlling the height of the bonding head. Alternatively, a simple method for applying an appropriate pressing load to the semiconductor chip when bonding on a substrate or the like is also used.

ところが、荷重ばねを用いた方法では、コレットとコレットが取り付けられているシャフトと荷重ばねとがいわゆるバネマス系の振動系を構成することから、ダイボンディング装置の動作速度や押圧荷重の大きさ等によって、コレット及びシャフトが大きく上下に振動する場合があり、ピックアップの際或いは基板等の上にボンディングの際にコレットが半導体チップの表面から浮かないようにするために、少し大ききめの押圧荷重が掛かるようにすることが必要であった。   However, in the method using the load spring, the collet, the shaft to which the collet is attached, and the load spring constitute a so-called spring mass type vibration system, so that depending on the operating speed of the die bonding apparatus, the magnitude of the pressing load, etc. The collet and shaft may vibrate greatly up and down, and a slightly larger pressing load is applied to prevent the collet from floating from the surface of the semiconductor chip when picking up or bonding onto the substrate or the like. It was necessary to do so.

特開２００５−３４０４１１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-340411

一方、近年、半導体チップの厚さは非常に薄く、その強度が弱くなってきている。また、ガリウムヒ素等の脆い素材を用いた半導体チップも多く用いられるようになってきている。このため、ピックアップの際或いは基板等の上にボンディングの際にこのような薄い或いは脆い半導体チップに加わる押圧荷重をできるだけ小さくすることが必要となる。しかし、荷重ばねを用いた方法では、振動による浮き上がりを防止するため、押圧荷重を小さくすることが難しいという問題があった。更に、振動が発生した場合には荷重ばねの反動で半導体チップに瞬間的に大きな押圧荷重が掛かってしまい、半導体チップが破損してしまう場合があるという問題があった。このため、従来の荷重ばねを用いたダイボンディング装置では、薄い或いは脆い半導体チップのピックアップに必要な小さな押圧荷重をかけられず、薄い或いは脆い半導体チップを適切にピックアップして基板等の上にボンディングすることが難しいという問題があった。   On the other hand, in recent years, the thickness of a semiconductor chip is very thin and its strength is getting weaker. In addition, a semiconductor chip using a brittle material such as gallium arsenide has also been widely used. For this reason, it is necessary to reduce the pressing load applied to such a thin or fragile semiconductor chip as much as possible when picking up or bonding on a substrate or the like. However, the method using a load spring has a problem that it is difficult to reduce the pressing load in order to prevent the lifting due to vibration. Further, when vibration occurs, there is a problem that a large pressing load is momentarily applied to the semiconductor chip due to the reaction of the load spring, and the semiconductor chip may be damaged. For this reason, in a conventional die bonding apparatus using a load spring, a small pressing load necessary for picking up a thin or fragile semiconductor chip cannot be applied, and a thin or fragile semiconductor chip is appropriately picked up and bonded onto a substrate or the like. There was a problem that it was difficult.

本発明は、ダイボンディング装置において、簡便な構造で薄い或いは脆い半導体チップを適切にピックアップしてボンディングすることを目的とする。   An object of the present invention is to appropriately pick up and bond a thin or fragile semiconductor chip with a simple structure in a die bonding apparatus.

本発明のダイボンディング装置は、半導体チップをピックアップしてボンディングするボンディングツールが先端に取り付けられるシャフトと、複数の平行に配置された平板リンクを介してシャフトが取り付けられ、シャフトの延びる方向に沿って直線移動するボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられ、一端がシャフトに接続され、他端にカウンターウェイトが取り付けられるレバーと、ボンディングヘッドとレバーの他端との間に取り付けられ、ボンディングツールを半導体チップに押し付ける押圧荷重を付与するスプリングと、を備え、カウンターウェイトは、レバーの回転軸周りの回転モーメントをつり合わせる重量であること、を特徴とする。   The die bonding apparatus according to the present invention includes a shaft to which a bonding tool for picking up and bonding a semiconductor chip is attached to the tip, and a shaft attached via a plurality of parallel plate links, along the extending direction of the shaft. A bonding tool that moves linearly, a lever that is rotatably attached to the bonding head, one end is connected to the shaft, and a counterweight is attached to the other end, and is attached between the bonding head and the other end of the lever. And a spring for applying a pressing load that presses the semiconductor chip against the semiconductor chip, and the counterweight has a weight that balances the rotational moment around the rotation axis of the lever.

本発明のダイボンディング装置において、レバーは、２枚の板ばねを十字型に交差させた十字板ばねによって回転自在にボンディングヘッドに取り付けられ、レバーの回転軸は、２枚の板ばねの交差する線に沿った軸であること、としても好適である。   In the die bonding apparatus of the present invention, the lever is rotatably attached to the bonding head by a cross leaf spring in which two leaf springs intersect each other in a cross shape, and the rotation axis of the lever intersects the two leaf springs. It is also preferable that the axis is along a line.

本発明のダイボンディング装置において、各平板リンクは、シャフトの延びる方向と交差する面に沿って延び、ボンディングヘッドに取り付けられる環状板と、環状板と同一面に配置され、環状板の内側にある中空部分を渡る渡り板と、を含み、渡り板にシャフトが取り付けられており、各平板リンクの環状板は、略四角環状で、対向する２辺の中央の各固定点でボンディングヘッドに固定され、渡り板は、環状板の各固定点を結ぶ方向と交差する方向に延び、シャフトが接続される中央から環状板に接続される両端に向かって幅が小さくなり、環状板は、各固定点から前記渡り板に接続される両端に向かって幅が小さくなっていること、としても好適である。   In the die bonding apparatus of the present invention, each flat plate link extends along a plane intersecting the extending direction of the shaft, and is disposed on the same plane as the annular plate attached to the bonding head and the annular plate, and is inside the annular plate. A connecting plate that crosses the hollow portion, and a shaft is attached to the connecting plate, and the annular plate of each flat link is a substantially quadrangular ring, and is fixed to the bonding head at each fixing point at the center of two opposing sides. Extends in a direction intersecting the direction connecting the fixed points of the annular plate, and the width decreases from the center where the shaft is connected toward both ends connected to the annular plate. It is also preferable that the width becomes smaller toward both ends connected to.

本発明は、ダイボンディング装置において、簡便な構造で薄い或いは脆い半導体チップを適切にピックアップしてボンディングすることができるという効果を奏する。   The present invention has an effect that in a die bonding apparatus, a thin or fragile semiconductor chip can be appropriately picked up and bonded with a simple structure.

本発明の実施形態におけるダイボンディング装置の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the die-bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置の平板リンクを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the flat plate link of the die bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置の半導体チップをピックアップする前の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state before picking up the semiconductor chip of the die bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置の半導体チップをピックアップする状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which picks up the semiconductor chip of the die-bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置の平板リンクの変形状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the deformation | transformation state of the flat link of the die-bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置の平板リンクの変形状態を示す側面図である。It is a side view which shows the deformation | transformation state of the flat link of the die-bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置のボンディングヘッドの沈み込み量に対する押圧荷重の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the press load with respect to the sinking amount of the bonding head of the die-bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置のボンディングヘッドの降下速度とレバーの回転軸周りの回転モーメントの変化と押圧荷重の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the fall of the bonding head of the die bonding apparatus in embodiment of this invention, the change of the rotational moment around the rotating shaft of a lever, and the change of a press load. 本発明の実施形態におけるダイボンディング装置のボンディングツールが半導体チップに接触した後の押圧荷重の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the press load after the bonding tool of the die-bonding apparatus in embodiment of this invention contacts a semiconductor chip.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示す様に、本実施形態のダイボンディング装置１００は、図示しないＸＹ方向への移動装置に取り付けられたリニアガイド６２と、リニアガイド６２に沿ってＺ方向に移動するスライダ６１と、スライダ６１に固定され、スライダ６１と共にＺ方向に移動するボンディングヘッド５０とを備えている。ボンディングヘッド５０は、スライダ６１に固定される本体５１と、本体５１からＹ方向に延びる一対の下アーム５２と一対の上アーム５３と、下アーム５２にブッシュ５５を介してボルト５４によって固定された下平板リンク２０と、上アーム５３にブッシュ５５を介してボルト５４によって固定された上平板リンク３０と、下平板リンク２０と上平板リンク３０とにそれぞれ固定されたシャフト１２と、シャフト１２の下側の先端に取り付けられている半導体チップを吸着するボンディングツール１１とを備えている。下平板リンク２０と上平板リンク３０とは平行に配置されている。シャフト１２の上端にはシャフト１２よりも外径の大きなエンドブロック１３が取り付けられており、エンドブロック１３の本体５１側の下面は、上アーム５３にボルト５４で固定された逆Ｕ字型のストッパ５６の上面に当たるよう構成されている。なお、図１においては、Ｚ方向は垂直方向であり、ＸＹ方向は互いに直交する水平面を示す。以下説明する他の図面においても同様である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the die bonding apparatus 100 of the present embodiment includes a linear guide 62 attached to an XY-direction moving device (not shown), a slider 61 that moves in the Z direction along the linear guide 62, and a slider A bonding head 50 that is fixed to 61 and moves in the Z direction together with the slider 61 is provided. The bonding head 50 is fixed to the main body 51 fixed to the slider 61, a pair of lower arms 52 extending in the Y direction from the main body 51, a pair of upper arms 53, and the lower arms 52 with bolts 54 via bushes 55. The lower flat plate link 20, the upper flat plate link 30 fixed to the upper arm 53 by a bolt 54 via a bush 55, the shaft 12 fixed to the lower flat plate link 20 and the upper flat plate link 30, respectively, And a bonding tool 11 for adsorbing a semiconductor chip attached to the tip on the side. The lower flat link 20 and the upper flat link 30 are arranged in parallel. An end block 13 having an outer diameter larger than that of the shaft 12 is attached to the upper end of the shaft 12. The lower surface of the end block 13 on the main body 51 side is an inverted U-shaped stopper fixed to the upper arm 53 with a bolt 54. It is comprised so that it may hit 56 upper surfaces. In FIG. 1, the Z direction is a vertical direction, and the XY direction is a horizontal plane orthogonal to each other. The same applies to other drawings described below.

また、本体５１の上部には回転ガイドである十字板ばね４５を介してレバー４０がボンディングヘッド５０に対して回転自在に取り付けられている。レバー４０の先端部４１（シャフト１２側或いはＹ方向プラス側）とシャフト１２のエンドブロック１３とは連結板４９によって連結されている。また、レバー４０の後端部（スライダ６１側あるいはＹ方向マイナス側）にはカウンターウェイト４８がボルト４２によって固定されている。カウンターウェイト４８の下側の本体５１に設けられた穴５７にはボンディングツール１１を半導体チップに押し付ける押圧荷重を付与するスプリング５８が取り付けられている。スプリング５８の上端はカウンターウェイト４８に接触している。   A lever 40 is rotatably attached to the bonding head 50 via a cross leaf spring 45 that is a rotation guide. The distal end portion 41 (the shaft 12 side or the Y direction plus side) of the lever 40 and the end block 13 of the shaft 12 are connected by a connecting plate 49. A counterweight 48 is fixed to the rear end portion of the lever 40 (on the slider 61 side or the Y direction minus side) by a bolt 42. A spring 58 for applying a pressing load for pressing the bonding tool 11 against the semiconductor chip is attached to a hole 57 provided in the lower main body 51 of the counterweight 48. The upper end of the spring 58 is in contact with the counterweight 48.

十字板ばね４５は、水平ばね板４６と、垂直ばね板４７とを十字に組み合わせたもので、水平ばね板４６の後端（スライダ６１側あるいはＹ方向マイナス側）はボンディングヘッド５０の本体５１にボルト４２によって固定され、先端（シャフト１２側あるいはＹ方向プラス側）は、レバー４０の中央ブロック４４の下面にボルト４２によって固定されている。また、垂直ばね板４７の下端はボルト４２によってボンディングヘッド５０の本体５１の上部に固定されており、その上端は、レバー４０の中央ブロック４４の垂直面にボルト４２によって固定されている。このように、十字板ばね４５は水平ばね板４６の先端と後端、垂直ばね板４７の上端と下端との４つの端部を有しており、隣接する水平ばね板４６の後端と垂直ばね板４７の下端とはボンディングヘッド５０の本体５１に固定され、水平ばね板４６の先端と垂直ばね板４７の上端とはレバー４０の中央ブロック４４に固定されている。そして、水平ばね板４６と垂直ばね板４７との交差するＸ方向に延びる線がレバー４０の回転軸４０ｃとなり、十字板ばね４５はレバー４０を回転軸４０ｃの周りに回転自在に支持する。   The cross leaf spring 45 is a combination of a horizontal spring plate 46 and a vertical spring plate 47 in a cross shape, and the rear end (the slider 61 side or the Y direction minus side) of the horizontal spring plate 46 is connected to the main body 51 of the bonding head 50. The front end (the shaft 12 side or the Y direction plus side) is fixed by a bolt 42, and is fixed to the lower surface of the central block 44 of the lever 40 by the bolt 42. The lower end of the vertical spring plate 47 is fixed to the upper portion of the main body 51 of the bonding head 50 by a bolt 42, and the upper end is fixed to the vertical surface of the central block 44 of the lever 40 by the bolt 42. As described above, the cross leaf spring 45 has four ends, that is, a front end and a rear end of the horizontal spring plate 46 and an upper end and a lower end of the vertical spring plate 47, and is perpendicular to the rear end of the adjacent horizontal spring plate 46. The lower end of the spring plate 47 is fixed to the main body 51 of the bonding head 50, and the tip of the horizontal spring plate 46 and the upper end of the vertical spring plate 47 are fixed to the central block 44 of the lever 40. A line extending in the X direction intersecting the horizontal spring plate 46 and the vertical spring plate 47 becomes the rotation shaft 40c of the lever 40, and the cross plate spring 45 supports the lever 40 rotatably around the rotation shaft 40c.

図２を参照しながら上平板リンク３０の構造の詳細について説明する。図２に示す様に、上平板リンク３０は、薄いステンレス鋼やバネ鋼などを加工したもので、シャフト１２の延びるＺ方向と垂直なＸＹ面内に沿って延びている。上平板リンク３０は、環状板３１と、環状板３１の内側の中空部分３４をＹ方向に渡る渡り板３２とを備えている。環状板３１と渡り板３２とは同一平内に配置されている。環状板３１は、略四角環状で各辺は、Ｘ方向とＹ方向とに延びている。そして、Ｙ方向に延びる一対の第１の辺３１ａの長手方向の中央はブッシュ５５を介してボルト５４によって上アーム５３の上面に固定されている。このボルト５４によって上アーム５３に固定されている第１の辺３１ａの部分はそれぞれ上平板リンク３０の固定点３３である。また、環状板３１のＸ方向に延びる一対の第２の辺３１ｂの各中央は渡り板３２によってＹ方向に接続されている。そして、渡り板３２の中央にはシャフト１２が固定されている。図２に示す様に、渡り板３２の中心線７２はシャフト１２の中心線７１を通る線である。シャフト１２が渡り板３２に取り付けられる部分はリング１４によって補強されている。図２に示す様に、渡り板３２はシャフト１２の中心線７１を通ってＹ方向に延び、シャフト１２が固定されている中央部分は幅が広く、環状板３１と接続される端部に向ってその幅が小さくなるテーパー形状となっている。また、Ｙ方向に延びる一対の第１の辺３１ａはボルト５４によって固定される固定点３３の部分は幅が広く、Ｙ方向に向かうにつれて第２の辺３１ｂは、その幅が小さくなるように構成されている。そして、２つの固定点３３とシャフト１２とは、一つの直線７３の上に配置され、Ｘ方向に一列に並んでいる。以上、上平板リンク３０の構造について説明したが、下平板リンク２０の構造も上平板リンク３０と同様の構造である。   Details of the structure of the upper flat plate link 30 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the upper flat link 30 is obtained by processing thin stainless steel, spring steel, or the like, and extends along the XY plane perpendicular to the Z direction in which the shaft 12 extends. The upper flat plate link 30 includes an annular plate 31 and a transition plate 32 that crosses the hollow portion 34 inside the annular plate 31 in the Y direction. The annular plate 31 and the crossing plate 32 are arranged in the same plane. The annular plate 31 is a substantially square ring, and each side extends in the X direction and the Y direction. The center in the longitudinal direction of the pair of first sides 31 a extending in the Y direction is fixed to the upper surface of the upper arm 53 by a bolt 54 via a bush 55. The portions of the first side 31a fixed to the upper arm 53 by the bolts 54 are fixing points 33 of the upper flat plate link 30, respectively. Further, the centers of the pair of second sides 31 b extending in the X direction of the annular plate 31 are connected in the Y direction by the crossing plate 32. The shaft 12 is fixed at the center of the transition plate 32. As shown in FIG. 2, the center line 72 of the crossover plate 32 is a line passing through the center line 71 of the shaft 12. The portion where the shaft 12 is attached to the bridge plate 32 is reinforced by the ring 14. As shown in FIG. 2, the bridge plate 32 extends in the Y direction through the center line 71 of the shaft 12, and the central portion to which the shaft 12 is fixed has a wide width toward the end connected to the annular plate 31. The taper has a smaller width. Further, the pair of first sides 31a extending in the Y direction is configured such that the portion of the fixing point 33 fixed by the bolt 54 is wide, and the width of the second side 31b is reduced toward the Y direction. Has been. The two fixed points 33 and the shaft 12 are arranged on one straight line 73 and are arranged in a line in the X direction. The structure of the upper flat link 30 has been described above, but the structure of the lower flat link 20 is the same as that of the upper flat link 30.

以上説明したように構成される本実施形態のダイボンディング装置１００によって半導体チップをピックアップする際の動作について説明する。図１，２を参照して説明した部分には同様の符号を付してその説明は省略する。   An operation when picking up a semiconductor chip by the die bonding apparatus 100 of the present embodiment configured as described above will be described. The parts described with reference to FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図３に示す様に、ピックアップしようとする半導体チップ９０は、裏面にダイシングテープ８３が貼り付けられた状態でピックアップステージ８１の上に吸着固定されている。ダイシングテープ８３は、周囲に向って引っ張られた状態で、各半導体チップ９０の間には微小な隙間ができている。ダイボンディング装置１００は、図示しないＸＹ移動装置によってボンディングヘッド５０を移動させ、シャフト１２の下端に取り付けられたボンディングツール１１の位置をピックアップしようとする半導体チップ９０の真上にもってくる。   As shown in FIG. 3, the semiconductor chip 90 to be picked up is adsorbed and fixed on the pick-up stage 81 with a dicing tape 83 attached to the back surface. In the state where the dicing tape 83 is pulled toward the periphery, minute gaps are formed between the semiconductor chips 90. The die bonding apparatus 100 moves the bonding head 50 by means of an XY moving apparatus (not shown) so that the position of the bonding tool 11 attached to the lower end of the shaft 12 is directly above the semiconductor chip 90 to be picked up.

次に、図４に示す様に、ダイボンディング装置１００は、図示しない制御部の指令によって、ボンディングヘッド５０が取り付けられているスライダ６１をＺ方向下向きに降下させる。そして、制御部はボンディングツール１１の先端が半導体チップ９０の表面に接してから更に、高さΔＺ０だけスライダ６１及びボンディングヘッド５０を降下させる。すると、図４に示す様に、シャフト１２は、２つの平板リンク２０，３０にガイドされてボンディングヘッド５０に対して高さΔＺ０だけ上方に移動し、シャフト１２の上端のエンドブロック１３も高さΔＺ０だけ上方に移動する。そして、エンドブロック１３に連結板４９によって接続されているレバー４０の先端部４１も高さΔＺ０だけ上方に移動する。レバー４０は、十字板ばね４５の水平ばね板４６と垂直ばね板４７との交差する回転軸４０ｃ沿ってＸ軸周りに回転し、レバー４０の後端部４３は下向きに高さΔＺ５だけ移動する。すると、スプリング５８がＺ方向に長さΔＺ５だけ縮み、その反力によってレバー４０の後端部４３を押し上げ、レバー４０の先端部４１に連結板４９を介して接続されているエンドブロック１３、シャフト１２に対して下向きに力Ｆ０を加える。ボンディングツール１１の内部は、図示しない真空装置によって真空となっているので、この力Ｆ０によってボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に押し付けられると、ボンディングツール１１は半導体チップ９０を吸着する。その後、図示しない制御部によってスライダ６１が上昇すると、ボンディングツール１１は半導体チップ９０をピックアップする。 Next, as shown in FIG. 4, the die bonding apparatus 100 lowers the slider 61 to which the bonding head 50 is attached downward in the Z direction according to a command from a control unit (not shown). The control unit further lowers the slider 61 and the bonding head 50 by the height ΔZ 0 after the tip of the bonding tool 11 contacts the surface of the semiconductor chip 90. Then, as shown in FIG. 4, the shaft 12 is guided by the two flat plate links 20 and 30 and moves upward by a height ΔZ 0 with respect to the bonding head 50, and the end block 13 at the upper end of the shaft 12 is also high. Move upward by ΔZ 0 . Then, only the tip portion 41 height ΔZ also 0 of lever 40 connected by a connecting plate 49 to the end block 13 moves upward. Lever 40 is rotated around the X axis along the rotation axis 40c that intersects with the horizontal spring plate 46 of the cross plate spring 45 and the vertical spring plate 47, the rear end portion 43 of the lever 40 by a height [Delta] Z 5 downward movement To do. Then, the spring 58 contracts in the Z direction by a length ΔZ 5 , the reaction force pushes up the rear end portion 43 of the lever 40, and the end block 13 connected to the front end portion 41 of the lever 40 via the connecting plate 49, A force F 0 is applied downward with respect to the shaft 12. Since the inside of the bonding tool 11 is evacuated by a vacuum device (not shown), when the bonding tool 11 is pressed against the surface of the semiconductor chip 90 by this force F 0 , the bonding tool 11 sucks the semiconductor chip 90. Thereafter, when the slider 61 is raised by a control unit (not shown), the bonding tool 11 picks up the semiconductor chip 90.

図５、図６を参照して、ボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に接した後、ボンディングヘッド５０が更に高さΔＺ０だけ降下した際の上平板リンク３０の変形とシャフト１２の移動について詳細に説明する。ボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に接した後、ボンディングヘッド５０が更に高さΔＺ０だけ降下すると、図５に示す様に、上平板リンク３０を固定している上アーム５３もボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に接した際の高さよりも高さΔＺ０だけ降下するので、上平板リンク３０の固定点３３もボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に接した際の高さよりも高さΔＺ０だけ降下する。一方、シャフト１２は先端のボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に接しているので、それ以上降下せず、上平板リンク３０のシャフト１２を固定している渡り板３２の中央と、２つの固定点３３との間にはΔＺ０だけ高さの差ができることとなる。上平板リンク３０の固定点３３によって中央が上アーム５３に固定されている各第１の辺３１ａは、図５及び図６（ａ）に示す様に、固定点３３から第２の辺３１ｂに向かって上方に湾曲していく。また、図５、図６（ｂ）に示す様に、第２の辺３１ｂの間を渡っている渡り板３２は、第２の辺３１ｂからシャフト１２の取り付けられている中央部が盛り上がるように上方に向って変形する。更に、図５、図６（ｂ）に示す様に、第２の辺３１ｂは渡り板３２が接続されている中央部分が第１の辺３１ａに接続されている両端から盛り上がるように上に向って変形する。図６（ａ）に示すように、第１の辺３１ａの上方への湾曲により、固定点３３と第１の辺３１ａの両端或いは第２の辺３１ｂとの間には、ΔＺ１だけの高さの差ができる。また、図６（ｂ）に示す様に、第２の辺３１ｂの盛り上がり変形によって第１の辺３１ａの両端と第２の辺３１ｂの中央部との間には、ΔＺ２の高さの差ができる。更に、図６（ｂ）に示すように、渡り板３２の盛り上がり変形によって第２の辺３１ｂの中央とシャフト１２の取り付けられている渡り板３２の中央との間には、ΔＺ３だけの高さの差ができる。そして、この高さの差ΔＺ１，ΔＺ２，ΔＺ３の合計が高さΔＺ０となる。つまり、ΔＺ１+ΔＺ２+ΔＺ３＝ΔＺ０、となる。 5 and 6, after the bonding tool 11 contacts the surface of the semiconductor chip 90, the deformation of the upper plate link 30 and the movement of the shaft 12 when the bonding head 50 is further lowered by the height ΔZ 0. This will be described in detail. After the bonding tool 11 is in contact with the surface of the semiconductor chip 90, the bonding head 50 is lowered further by the height [Delta] Z 0, as shown in FIG. 5, even the upper arms 53 that hold the upper flat link 30 bonding tool 11 Is lowered by a height ΔZ 0 from the height when contacting the surface of the semiconductor chip 90, so that the fixing point 33 of the upper flat plate link 30 is also higher than the height when the bonding tool 11 contacts the surface of the semiconductor chip 90. is ΔZ 0 only drops. On the other hand, since the bonding tool 11 at the tip of the shaft 12 is in contact with the surface of the semiconductor chip 90, the shaft 12 does not descend any further, and the center of the transition plate 32 that fixes the shaft 12 of the upper plate link 30 and two fixing points. A difference in height from that of 33 can be obtained by ΔZ 0 . As shown in FIGS. 5 and 6A, each first side 31a whose center is fixed to the upper arm 53 by the fixing point 33 of the upper flat plate link 30 extends from the fixing point 33 to the second side 31b. It curves upwards. Moreover, as shown in FIG. 5 and FIG. 6B, the crossing plate 32 that extends between the second sides 31 b is located upward so that the central portion to which the shaft 12 is attached rises from the second side 31 b. Deforms toward Furthermore, as shown in FIG. 5 and FIG. 6B, the second side 31b faces upward so that the central part to which the crossover plate 32 is connected rises from both ends connected to the first side 31a. Deform. As shown in FIG. 6 (a), the curvature of the upper first side 31a, between the fixed point 33 and the ends or the second side 31b of the first side 31a is, [Delta] Z 1 only high You can make a difference. Further, as shown in FIG. 6 (b), between the central portion of the opposite ends and the second side 31b of the first side 31a by swelling deformation of the second side 31b, the height difference [Delta] Z 2 Can do. Furthermore, as shown in FIG. 6 (b), between the central transfer plates 32 mounted with the second side 31b center the shaft 12 of the raised deformation of the footplate 32, only a height of [Delta] Z 3 There is a difference. The sum of the height differences ΔZ 1 , ΔZ 2 , ΔZ 3 is the height ΔZ 0 . That is, ΔZ 1 + ΔZ 2 + ΔZ 3 = ΔZ 0 .

このように、上平板リンク３０は、固定点３３から延びる第１の辺３１ａの曲げ変形と、第２の辺３１ｂの盛り上がり変形と、第２の辺３１ｂとの間に渡された渡り板３２の盛り上がり変形とによってシャフト１２をボンディングヘッド５０に対して高さΔＺ０だけＺ方向に移動させる。また、第１の辺３１ａと渡り板３２の第２の辺３１ｂに接続する端部はその幅が小さくなっているので、第２の辺３１ｂの両端、及び渡り板３２の両端にそれぞれリンクを形成し、各リンクの回転によってシャフト１２をＺ方向に移動させる。このため、シャフト１２のＺ方向の移動に対する抵抗がほとんど発生しない。また、本実施形態のダイボンディング装置１００は、下平板リンク２０と上平板リンク３０の２つの平板リンクを平行に配置し、これによってシャフト１２がＺ方向に移動可能に支持するので、シャフト１２が半導体チップ９０の表面に対して垂直方向にスムーズに移動することができる。さらに、図４に示す様に、レバー４０は十字板ばね４５によって回転軸４０ｃの周りに回転支持されているので、回転軸受けなどのような摩擦抵抗がなく、回転に対する抵抗がほとんど発生しない。 Thus, the upper flat plate link 30 is formed by the bending plate 32 passed between the bending deformation of the first side 31a extending from the fixed point 33, the rising deformation of the second side 31b, and the second side 31b. The shaft 12 is moved in the Z direction by a height ΔZ 0 with respect to the bonding head 50 by the rising deformation. In addition, since the width of the end connected to the first side 31a and the second side 31b of the jumper plate 32 is small, links are formed at both ends of the second side 31b and both ends of the jumper plate 32, respectively. The shaft 12 is moved in the Z direction by the rotation of each link. For this reason, the resistance with respect to the movement of the shaft 12 in the Z direction hardly occurs. Moreover, the die bonding apparatus 100 of this embodiment arrange | positions two flat plate links, the lower flat plate link 20 and the upper flat plate link 30, in parallel, and, thereby, the shaft 12 supports so that a movement to a Z direction is possible. The semiconductor chip 90 can move smoothly in a direction perpendicular to the surface. Further, as shown in FIG. 4, since the lever 40 is rotatably supported around the rotary shaft 40c by the cross leaf spring 45, there is no frictional resistance as in the case of the rotary bearing, and almost no resistance to rotation is generated.

このため、ボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に接した後、ボンディングヘッド５０が高さΔＺだけ沈み込んだ際に半導体チップ９０の表面に掛かる力は、図７に示す様に、沈み込み高さΔＺに対して正比例するようになる。つまり、Ｆ＝Ｋ×ΔＺ、となる。そして、沈み込み量が高さΔＺ０となると、半導体チップ９０には、Ｆ０＝Ｋ×ΔＺ０だけの押圧荷重が掛かる。そして、先に説明したように、この力Ｆ０によってボンディングツール１１が半導体チップ９０の表面に押し付けられると、ボンディングツール１１は半導体チップ９０を吸着する。その後、図示しない制御部によってスライダ６１が上昇すると、ボンディングツール１１は半導体チップ９０をピックアップする。 Therefore, after the bonding tool 11 comes into contact with the surface of the semiconductor chip 90, the force applied to the surface of the semiconductor chip 90 when the bonding head 50 sinks by the height ΔZ is, as shown in FIG. Is directly proportional to ΔZ. That is, F = K × ΔZ. When the sinking amount reaches the height ΔZ 0 , a pressing load of F 0 = K × ΔZ 0 is applied to the semiconductor chip 90. As described above, when the bonding tool 11 is pressed against the surface of the semiconductor chip 90 by the force F 0 , the bonding tool 11 sucks the semiconductor chip 90. Thereafter, when the slider 61 is raised by a control unit (not shown), the bonding tool 11 picks up the semiconductor chip 90.

以上、本実施形態のダイボンディング装置１００の基本的な動作について説明したが、次に、ボンディングツール１１の先端を半導体チップ９０の上に接するまでボンディングヘッド５０を降下させる動作と、その際に発生する慣性力について説明する。   The basic operation of the die bonding apparatus 100 according to the present embodiment has been described above. Next, the operation of lowering the bonding head 50 until the tip of the bonding tool 11 comes into contact with the semiconductor chip 90, and the occurrence thereof. The inertial force to be explained will be explained.

図３に示す様に、ボンディングツール１１をピックアップする半導体チップ９０の真上に持ってきたら、図示しない制御部は、スライダ６１を駆動してボンディングヘッド５０を半導体チップ９０に向って降下を開始させる。   As shown in FIG. 3, when the bonding tool 11 is brought right above the semiconductor chip 90 to be picked up, a control unit (not shown) drives the slider 61 to start the descent of the bonding head 50 toward the semiconductor chip 90. .

図８に示す時間ｔ２０にボンディングヘッド５０が降下を開始すると、ボンディングヘッド５０の降下速度ｖは、ゼロから次第に速くなってくる。そして、図８に示す時間ｔ２１から時間ｔ２２の間は加速度（プラス加速度）が一定でボンディングヘッド５０の降下速度ｖは直線的に増加していく。そして、図８に示す時間ｔ２２から時間ｔ２３の間は加速度がマイナスとなり、ボンディングヘッド５０の降下速度の上昇率は次第に低下し、ボンディングヘッド５０の降下速度ｖは次第に一定の降下速度ｖ１に近づいていく。その後、図８に示す時間ｔ２３からｔ２４の間、ボンディングヘッド５０は、一定の降下速度ｖ１で降下していく。ボンディングヘッド５０が降下している間、制御部は、図示しない高さ検出器によってボンディングヘッド５０の高さを検出し、その検出結果からボンディングツール１１の先端と半導体チップ９０の表面との距離を計算する。 When the bonding head 50 starts to decrease the time t 20 shown in FIG. 8, the descending speed v of the bonding head 50, becomes gradually faster from zero. The lowering speed v of the bonding head 50 during the acceleration (positive acceleration) a certain time t 22 from the time t 21 shown in FIG. 8 continue to linearly increase. Then, during the time t 23 from the time t 22 shown in FIG. 8 will acceleration negative, the rate of increase falling velocity of the bonding head 50 is lowered gradually, lowering speed v of progressively constant lowering speed v 1 of the bonding head 50 Approaching. Then, between t 24 from the time t 23 shown in FIG. 8, the bonding head 50 is reduced at a constant lowering speed v 1. While the bonding head 50 is lowered, the control unit detects the height of the bonding head 50 by a height detector (not shown), and the distance between the tip of the bonding tool 11 and the surface of the semiconductor chip 90 is determined based on the detection result. calculate.

そして、ボンディングツール１１の先端と半導体チップ９０の表面との距離が所定の距離まで縮まってきたら、図８の時間ｔ２４に示す様に、ボンディングヘッド５０の降下速度ｖを一定の降下速度ｖ１から次第に小さくする。図８に示す時間ｔ２４からｔ２５の間は、加速度がマイナスとなり、ボンディングヘッド５０の降下速度ｖは時間と共に小さくなっていく。そして、図８に示す時間ｔ２５から時間ｔ２６の間は、加速度（マイナス加速度）が一定で、ボンディングヘッド５０の降下速度ｖは直線的に減少していく。そして、図８に示す時間ｔ２６から時間ｔ２７の間は加速度がプラスとなり、ボンディングヘッド５０の降下速度の減少率は次第に小さくなり、図８に示す時間ｔ２７には、半導体チップ９０の表面に接地するための一定の微小降下速度ｖ０となる。制御部は、ボンディングヘッド５０を一定の微小降下速度ｖ０でゆっくりと降下させていく。 Then, when the distance between the tip and the semiconductor chip 90 on the surface of the bonding tool 11 has shrunk to a predetermined distance, as shown in time t 24 in FIG. 8, the descending speed v 1 of the descending speed v constant of the bonding head 50 Make it gradually smaller. Between t 25 from the time t 24 shown in FIG. 8, the acceleration becomes negative, drop velocity v of the bonding head 50 becomes smaller with time. Then, from time t 25 to time t 26 shown in FIG. 8, the acceleration (minus acceleration) is constant, and the descending speed v of the bonding head 50 decreases linearly. Then, the acceleration is positive between the time t 26 and the time t 27 shown in FIG. 8, and the decreasing rate of the descent speed of the bonding head 50 is gradually reduced. At the time t 27 shown in FIG. A constant small descent speed v 0 for grounding is established. Control unit, gradually the bonding head 50 allowed to slowly lowered at a constant small drop velocity v 0.

図８に示す時間ｔ１にボンディングツール１１の先端が半導体チップ９０の表面に接すると、図４に示す様に、ボンディングツール１１とシャフト１２とが押し上げられてレバー４０が回転軸４０ｃの周りに回転してスプリング５８を押し下げる。そして、更に、ボンディングヘッド５０が押し下げられるとスプリング５８の反力によってボンディングツール１１の先端は半導体チップ９０の表面に押圧荷重Ｆによって押し付けられる。図８に示す様に、押圧荷重Ｆはボンディングツール１１の先端が半導体チップ９０の表面に接する時間ｔ１からボンディングヘッド５０が降下するに従って次第に増加していく。 When the tip of the bonding tool 11 to the time t 1 shown in FIG. 8 is in contact with the surface of the semiconductor chip 90, as shown in FIG. 4, the bonding tool 11 and the shaft 12 and in is pushed up lever 40 about the axis of rotation 40c Rotates and pushes spring 58 down. Further, when the bonding head 50 is pushed down, the tip of the bonding tool 11 is pressed against the surface of the semiconductor chip 90 by the pressing load F by the reaction force of the spring 58. As shown in FIG. 8, the pressing load F gradually increases as the bonding head 50 descends from the time t 1 when the tip of the bonding tool 11 contacts the surface of the semiconductor chip 90.

以上説明したように、ボンディングヘッド５０が降下中には、その降下速度が変化し、その際にボンディングヘッド５０に上方向或いは下方向の加速度が掛かる。その際のボンディングヘッド５０に取り付けられているシャフト１２、ボンディングツール１１、レバー４０、カウンターウェイト４８には加わる加速度によって上方向或いは下方向に向う慣性力が作用する。図８の時間ｔ２０から時間ｔ２１のようにボンディングヘッド５０の降下速度ｖが増加している間は、ボンディングヘッド５０には下向きの加速度が加わる。すると、ボンディングヘッド５０に対してＺ方向に移動可能となるように各平板リンク２０，３０によってボンディングヘッド５０の各アーム５２，５３に取り付けられているシャフト１２、エンドブロック１３及びシャフト１２の先端に取り付けられているボンディングツール１１には、ボンディングヘッド５０に掛かる加速度と大きさが同一で反対方向の加速度αがかかり、この加速度αにより、図３に示す様に、スライダ６１に固定されたボンディングヘッド５０に対して上向きの慣性力Ｇ１が掛かる（図３において白抜き矢印８４で示す）。 As described above, the lowering speed of the bonding head 50 changes while the bonding head 50 is being lowered, and at that time, an upward or downward acceleration is applied to the bonding head 50. At that time, an inertial force acting upward or downward acts on the shaft 12, the bonding tool 11, the lever 40, and the counterweight 48 attached to the bonding head 50 by acceleration applied thereto. While descending speed v of the bonding head 50 as a time t 20 from the time t 21 in FIG. 8 is increasing, downward acceleration is applied to the bonding head 50. Then, the shaft 12, the end block 13 and the tip of the shaft 12 attached to the arms 52 and 53 of the bonding head 50 by the flat plate links 20 and 30 so as to be movable in the Z direction with respect to the bonding head 50. The attached bonding tool 11 is subjected to an acceleration α in the same direction as the acceleration applied to the bonding head 50 but in the opposite direction. The acceleration α causes the bonding head fixed to the slider 61 as shown in FIG. takes an upward inertial force G 1 with respect to 50 (indicated by the white arrows 84 in FIG. 3).

ここで、ボンディングヘッド５０に掛かる加速度と同一で方向が反対の加速度をα、シャフト１２、エンドブロック１３及びシャフト１２の先端に取り付けられているボンディングツール１１の合計質量をｍ１とすると、Ｇ１＝ｍ１×α、である。そして、この慣性力Ｇ１によって、シャフト１２が連結板４９によって接続されているレバー４０の先端部４１には回転軸４０ｃ周りで時計方向に向かう回転モーメントＭ１が掛かる。ここで、レバー４０の回転軸４０ｃとシャフト１２の中心との距離をモーメントアームＬ１とすると、Ｍ１＝Ｇ１×Ｌ１、である。また、図３に示すように、レバー４０の後端部４３に取り付けられているカウンターウェイト４８にもカウンターウェイト４８の質量をｍ２とすると、Ｇ１＝ｍ２×α、のボンディングヘッド５０に対して上向きの慣性力Ｇ２が掛かる（図３において白抜き矢印８４で示す）。そして、この慣性力Ｇ２によって、カウンターウェイト４８が取り付けられているレバー４０の後端部４３には回転軸４０ｃ周りで反時計方向に向かう回転モーメントＭ２が掛かる。ここで、レバー４０の回転軸４０ｃとカウンターウェイト４８の中心との距離をモーメントアームＬ２とすると、Ｍ２＝Ｇ２×Ｌ２、である。 Here, if acceleration is the same as the acceleration applied to the bonding head 50 and opposite in direction α, and the total mass of the shaft 12, the end block 13 and the bonding tool 11 attached to the tip of the shaft 12 is m 1 , G 1 = M 1 × α. Then, by the inertial force G 1, rotation moment M 1 toward the clockwise direction about the rotation axis 40c is applied to the distal end 41 of the lever 40 the shaft 12 is connected by a connecting plate 49. Here, if the distance between the center of the rotation shaft 40c and the shaft 12 of the lever 40 and the moment arm L 1, M 1 = G 1 × L 1, a. Further, as shown in FIG. 3, if the weight of the counterweight 48 is also m 2 in the counterweight 48 attached to the rear end portion 43 of the lever 40, the bonding head 50 has G 1 = m 2 × α. takes an upward inertial force G 2 for (indicated by the white arrows 84 in FIG. 3). Then, due to this inertial force G 2 , a rotational moment M 2 is applied to the rear end portion 43 of the lever 40 to which the counterweight 48 is attached in the counterclockwise direction around the rotation shaft 40 c. Here, if the distance between the center of the rotation shaft 40c and counterweight 48 of the lever 40 and the moment arm L 2, M 2 = G 2 × L 2, a.

シャフト１２、エンドブロック１３、ボンディングツール１１に掛かる加速度とカウンターウェイト４８に掛かる加速度とは、いずれもボンディングヘッド５０に掛かる加速度と同じ大きさで方向が反対の加速度αであることから、シャフト１２、エンドブロック１３、ボンディングツール１１の合計質量ｍ１と、カウンターウェイト４８の質量ｍ２とがそれぞれ等しく、各モーメントアームＬ１，Ｌ２とがそれぞれ等しい場合でかつ、レバー４０の回転軸４０ｃの周りの回転モーメントが周方向にバランスしている場合には、各回転モーメントＭ１，Ｍ２は、その方向が逆で大きさが等しいものとなる。また、レバー４０の回転軸４０ｃの周りの回転モーメントがアンバランスとなっている場合には、そのアンバランスを解消するようにカウンターウェイト４８の重さを調整することによって、各回転モーメントＭ１，Ｍ２は、その方向が逆で大きさが等しいものとすることができる。 Since the acceleration applied to the shaft 12, the end block 13, and the bonding tool 11 and the acceleration applied to the counterweight 48 are all the same magnitude as the acceleration applied to the bonding head 50 and the opposite direction α, the shaft 12, The total mass m 1 of the end block 13 and the bonding tool 11 is equal to the mass m 2 of the counterweight 48 and the moment arms L 1 and L 2 are equal to each other, and around the rotation axis 40 c of the lever 40. Are balanced in the circumferential direction, the rotational moments M 1 and M 2 are opposite in direction and equal in magnitude. Further, when the rotational moment around the rotation shaft 40c of the lever 40 is unbalanced, the weights of the counterweights 48 are adjusted so as to eliminate the unbalance, whereby each rotational moment M 1 , M 2 may be the opposite direction and equal in magnitude.

先に説明したように、各回転モーメントＭ１，Ｍ２は、ボンディングヘッド５０に掛かる加速度と大きさが同一で反対方向の加速度αに比例するので、図８に示す時間ｔ２０から時間ｔ２１のように加速度αが増大している場合には、それに従ってそれぞれ図８に一点鎖線で示す回転モーメントＭ１も増大し、時間ｔ２１からｔ２２のように加速度αが一定の場合には、回転モーメントＭ１は一定で、時間ｔ２２からｔ２３のように加速度αが減少してくる場合には、回転モーメントＭ１は減少する。また、時間ｔ２３から時間ｔ２４のように速度が変化せず加速度αがゼロの場合には、回転モーメントＭ１はゼロとなる。 As described above, each of the rotational moments M 1 and M 2 has the same magnitude as the acceleration applied to the bonding head 50 and is proportional to the acceleration α in the opposite direction. Therefore, from the time t 20 to the time t 21 shown in FIG. When the acceleration α increases, the rotational moment M 1 indicated by a one-dot chain line in FIG. 8 increases accordingly, and when the acceleration α is constant from time t 21 to t 22 , The rotational moment M 1 is constant, and when the acceleration α decreases from time t 22 to t 23 , the rotational moment M 1 decreases. Further, when the acceleration α is zero does not change speed as the time t 24 from the time t 23, the rotational moment M 1 becomes zero.

図８に示す時間ｔ２４からｔ２５のように、ボンディングヘッド５０の降下速度が一定の速度ｖ１から減少する場合、加速度αはゼロから減少するのでマイナスとなり、回転モーメントＭ１も時間ｔ２４のゼロから減少してマイナスとなる。そして、時間ｔ２５からｔ２６のように加速度αが一定の場合には、回転モーメントＭ１は一定で、時間ｔ２６からｔ２７のようにボンディングヘッド５０の降下速度の減少度合いが低下してくると加速度αは増加し、回転モーメントＭ１はマイナスからゼロに向って増加してくる。そして、時間ｔ２７から時間ｔ２８のように速度が変化せず加速度αがゼロの場合には、回転モーメントＭ１はゼロとなる。以上は回転モーメントＭ１の変化について説明したが、図８に破線で示すように、回転モーメントＭ２は回転モーメントＭ１と大きさが同一で方向が逆なので、図８では、ゼロの横軸に対して回転モーメントＭ１と上下対象となるように変化する。 When the descent speed of the bonding head 50 decreases from the constant speed v 1 as from time t 24 to t 25 shown in FIG. 8, the acceleration α decreases from zero and becomes negative, and the rotational moment M 1 also decreases at time t 24. Decreases from zero to minus. When the acceleration α is constant from time t 25 to t 26 , the rotational moment M 1 is constant, and the degree of decrease in the descent speed of the bonding head 50 is reduced from time t 26 to t 27. When it comes, the acceleration α increases, and the rotational moment M 1 increases from minus to zero. When the acceleration α is zero does not change speed as the time t 27 from the time t 28, the rotational moment M 1 becomes zero. Although the change of the rotational moment M 1 has been described above, as shown by the broken line in FIG. 8, the rotational moment M 2 has the same magnitude and the reverse direction as the rotational moment M 1 . With respect to the rotation moment M 1 , it changes so as to be a vertical object.

このように、ボンディングヘッド５０に掛かる加速度αの大きさ、方向によって、各回転モーメントＭ１，Ｍ２は変化するが、先に説明したように、本実施形態では、各回転モーメントＭ１，Ｍ２は、その方向が逆で大きさが同様となるようにカウンターウェイト４８の重さが調整されているので、図８に示す各時間において、各回転モーメントＭ１，Ｍ２はバランスがとれている。これによってシャフト１２、カウンターウェイト４８等とスプリング５８とがバネマス振動系を構成してもボンディングヘッド５０が降下する際にシャフト１２が上下に振動することを抑制している。 Thus, the acceleration α of the size applied to the bonding head 50, the direction, the rotation moment M 1, M 2 will vary, as described above, in the present embodiment, the rotation moment M 1, M 2 , the weight of the counterweight 48 is adjusted so that the direction is opposite and the size is the same. Therefore, at each time shown in FIG. 8, the rotational moments M 1 and M 2 are balanced. Yes. As a result, even if the shaft 12, the counterweight 48, etc. and the spring 58 constitute a spring mass vibration system, the shaft 12 is prevented from vibrating up and down when the bonding head 50 is lowered.

図８に示す時間ｔ１にボンディングツール１１の先端が半導体チップ９０の表面に接すると、先に説明したように、スプリング５８が圧縮され、図８、図９に示す時間ｔ１以降のようにボンディングヘッド５０の沈み込み量ΔＺに比例した押圧荷重Ｆが半導体チップ９０の表面に加わる。すると、レバー４０の回転軸４０ｃのまわりの各回転モーメントＭ１，Ｍ２のバランスが崩れ、図９に示す様に、シャフト１２、カウンターウェイト４８等とスプリング５８とによって構成されるバネマス振動系によって、シャフト１２が上下方向に振動する。そして、図９に実線で示す様に、時間ｔ２には半導体チップ９０の押圧荷重が最大押圧荷重Ｆ１となり、その後時間ｔ３に最小押圧荷重Ｆ２となるが、その振動は時間の経過とともに減衰し、図９に示す時間ｔ４には略規定の押圧荷重Ｆ０一定となる。そして、時間ｔ４からｔ５の間、半導体チップ９０に所定の押圧荷重Ｆ０を加えて半導体チップ９０をピックアップし、ボンディングヘッド５０が上昇すると、図９の時間ｔ６には半導体チップ９０の押圧荷重はゼロとなる。 When the tip of the bonding tool 11 to the time t 1 shown in FIG. 8 is in contact with the surface of the semiconductor chip 90, as previously described, the spring 58 is compressed, 8, as a time t 1 later shown in FIG. 9 A pressing load F proportional to the sinking amount ΔZ of the bonding head 50 is applied to the surface of the semiconductor chip 90. Then, the balance of the rotational moments M 1 and M 2 around the rotation shaft 40c of the lever 40 is lost, and as shown in FIG. 9, the spring mass vibration system constituted by the shaft 12, the counterweight 48 and the like and the spring 58 is used. The shaft 12 vibrates in the vertical direction. Then, as shown by the solid line in FIG. 9, the time t 2 next maximum pressure load F 1 pressing load of the semiconductor chip 90 is then although the time the minimum pressure load F 2 to t 3, the vibration of the time attenuated along with the pressing load F 0 constant substantially defined in the time t 4 when shown in Fig. Then, during a period from time t 4 to time t 5 , a predetermined pressing load F 0 is applied to the semiconductor chip 90 to pick up the semiconductor chip 90, and when the bonding head 50 is lifted, at time t 6 in FIG. The pressing load is zero.

本実施形態では、カウンターウェイト４８によって、ボンディングヘッド５０が降下する際の各回転モーメントＭ１，Ｍ２をバランスがとれるようにしているので、図９に破線で示すカウンターウェイト４８が設けられていない場合に比べて、ボンディングツール１１の先端が半導体チップ９０の表面に接した後、半導体チップ９０に加わる最大押圧荷重Ｆ１と最小押圧荷重Ｆ２との差をカウンターウェイト４８が無い場合の最大押圧荷重Ｆ１１と最小押圧荷重Ｆ１２との差よりも小さくできると共に、最大押圧荷重Ｆ１の大きさを最大押圧荷重Ｆ１１よりも小さく、最小押圧荷重Ｆ２をゼロ以上とすることができる。このため、図９に示す様に、押圧荷重の設定値Ｆ０をカウンターウェイト４８が無い場合の設定値Ｆ１０よりも小さくしてもボンディングツール１１が半導体チップ９０から浮き上がることがなく、半導体チップ９０に過剰な押圧荷重をかけて半導体チップ９０を破損させることがなくなる。これにより、より小さな押圧荷重を設定値とし、薄い或いは脆い半導体チップ９０を損傷させずに適切にピックアップすることができる。 In the present embodiment, the counterweight 48 is used to balance the rotational moments M 1 and M 2 when the bonding head 50 is lowered, so the counterweight 48 indicated by the broken line in FIG. 9 is not provided. Compared to the case, the difference between the maximum pressing load F 1 and the minimum pressing load F 2 applied to the semiconductor chip 90 after the tip of the bonding tool 11 is in contact with the surface of the semiconductor chip 90 is the maximum pressing without the counterweight 48. together it can be smaller than the difference between the load F 11 and minimum pressure load F 12, the magnitude of the maximum pressure load F 1 to less than the maximum pressure load F 11, a minimum pressure load F 2 can be zero or more. For this reason, as shown in FIG. 9, even if the set value F 0 of the pressing load is made smaller than the set value F 10 when there is no counterweight 48, the bonding tool 11 does not float from the semiconductor chip 90, and the semiconductor chip The semiconductor chip 90 is not damaged by applying an excessive pressing load to the 90. Accordingly, a smaller pressing load can be set as a set value, and the thin or brittle semiconductor chip 90 can be appropriately picked up without being damaged.

また、本実施形態では、シャフト１２を２つの平板リンク２０，３０によってサポートし、レバー４０を十字板バネ４５によって回転自在に支持しており、従来技術のようなスライド部分が無いので、スライド部分の引っかかりなどによって図９の時間ｔ１３に発生するような押圧荷重のピークが発生することもなく、小さな押圧荷重を安定して加えることができる。更に、本実施形態はシャフト１２、ボンディングツール１１、エンドブロック１３等の重量を軽くすることができることから、図９の破線で示す従来技術のダイボンディング装置の半導体チップ９０をピックアップするのに必要な時間（ｔ１７−ｔ１）を時間（ｔ６−ｔ１）まで短くすることができ、半導体チップ９０のピックアップ時間を短くすることができる。 In this embodiment, the shaft 12 is supported by the two flat plate links 20 and 30 and the lever 40 is rotatably supported by the cross plate spring 45. Since there is no slide portion as in the prior art, the slide portion caught peak of the pressure load that no generated as generated time t 13 of FIG. 9 or the like, may be added a small pressing load stably in. Furthermore, since this embodiment can reduce the weight of the shaft 12, the bonding tool 11, the end block 13, and the like, it is necessary to pick up the semiconductor chip 90 of the conventional die bonding apparatus shown by the broken line in FIG. The time (t 17 -t 1 ) can be shortened to the time (t 6 -t 1 ), and the pick-up time of the semiconductor chip 90 can be shortened.

以上説明したように、本実施形態は、ダイボンディング装置において、簡便な構成によって薄い或いは脆い半導体チップを破損させずに適切にピックアップすることができる。   As described above, according to the present embodiment, in a die bonding apparatus, a thin or fragile semiconductor chip can be appropriately picked up with a simple configuration without damaging it.

以上、本実施形態のダイボンディング装置１００によって半導体チップ９０をピックアップする際の動作について説明したが、半導体チップ９０を基板或いはリードフレーム等の上に接合する際の動作も同様で、半導体チップ９０に掛かる小さな押圧力を正確に制御できるので、薄く強度の低い或いは脆い半導体チップ９０を損傷させずに基板或いはリードフレーム等の上に適切にボンディングすることができる。また、半導体チップの上に更に半導体チップをボンディングする際にも同様に半導体チップ９０を損傷させずに適切にボンディングを行うことができる。   The operation when picking up the semiconductor chip 90 by the die bonding apparatus 100 of the present embodiment has been described above. However, the operation when the semiconductor chip 90 is bonded onto a substrate or a lead frame is the same. Since the small pressing force applied can be accurately controlled, the thin, low-strength or brittle semiconductor chip 90 can be appropriately bonded onto the substrate or the lead frame without damaging it. Similarly, when further bonding a semiconductor chip on the semiconductor chip, the bonding can be appropriately performed without damaging the semiconductor chip 90.

１１ ボンディングツール、１２ シャフト、１３ エンドブロック、１４ リング、２０ 下平板リンク、３０ 上平板リンク、２１，３１ 環状板、３１ａ 第１の辺、３１ｂ 第２の辺、２２，３２ 渡り板、３３ 固定点、２４，３４ 中空部分、４０ レバー、４０ｃ 回転軸、４１ 先端部、４２ ボルト、４３ 後端部、４３ 他端、４４ 中央ブロック、４５ 十字板バネ、４６ 水平ばね板、４７ 垂直ばね板、４８ カウンターウェイト、４９ 連結板、５０ ボンディングヘッド、５１ 本体、５２ 下アーム、５３ 上アーム、５４ ボルト、５５ ブッシュ、５６ ストッパ、５７ 穴、５８ スプリング、６１ スライダ、６２ リニアガイド、７１，７２ 中心線、７３ 直線、８１ ピックアップステージ、８３ ダイシングテープ、９０ 半導体チップ、１００ ダイボンディング装置。
11 Bonding tool, 12 Shaft, 13 End block, 14 Ring, 20 Lower flat plate link, 30 Upper flat plate link, 21, 31 Annular plate, 31a First side, 31b Second side, 22, 32 Crossing plate, 33 Fixed point , 24, 34 Hollow part, 40 Lever, 40c Rotating shaft, 41 Front end, 42 Bolt, 43 Rear end, 43 Other end, 44 Central block, 45 Cross leaf spring, 46 Horizontal spring plate, 47 Vertical spring plate, 48 Counterweight, 49 Connecting plate, 50 Bonding head, 51 Main body, 52 Lower arm, 53 Upper arm, 54 Bolt, 55 Bush, 56 Stopper, 57 Hole, 58 Spring, 61 Slider, 62 Linear guide, 71, 72 Center line, 73 straight line, 81 pickup stage, 83 dicing tape, 90 semiconductor chip, 100 Lee bonding apparatus.

Claims (6)

ダイボンディング装置であって、
半導体チップをピックアップしてボンディングするボンディングツールが先端に取り付けられるシャフトと、
複数の平行に配置された平板リンクを介して前記シャフトが取り付けられ、前記シャフトの延びる方向に沿って直線移動するボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられ、一端が前記シャフトに接続され、他端にカウンターウェイトが取り付けられるレバーと、
前記ボンディングヘッドと前記レバーの他端との間に取り付けられ、前記ボンディングツールを前記半導体チップに押し付ける押圧荷重を付与するスプリングと、を備え、
前記カウンターウェイトは、前記レバーの回転軸周りの回転モーメントをつり合わせる重量であること、
を特徴とするダイボンディング装置。 A die bonding apparatus,
A shaft on which a bonding tool for picking up and bonding a semiconductor chip is attached to the tip;
The shaft is attached via a plurality of parallel flat plate links, and a bonding head that moves linearly along the extending direction of the shaft;
A lever that is rotatably attached to the bonding head, one end connected to the shaft, and a counterweight attached to the other end;
A spring that is attached between the bonding head and the other end of the lever and applies a pressing load that presses the bonding tool against the semiconductor chip; and
The counterweight is a weight that balances the rotational moment around the rotation axis of the lever;
A die bonding apparatus characterized by the above. 請求項１に記載のダイボンディング装置であって、
前記レバーは、２枚の板ばねを十字型に交差させた十字板ばねによって回転自在にボンディングヘッドに取り付けられ、前記レバーの回転軸は、前記２枚の板ばねの交差する線に沿った軸であること、
を特徴とするダイボンディング装置。 The die bonding apparatus according to claim 1,
The lever is rotatably attached to the bonding head by a cross leaf spring in which two leaf springs intersect each other in a cross shape, and the rotation axis of the lever is an axis along a line where the two leaf springs intersect Being
A die bonding apparatus characterized by the above. 請求項１または２に記載のダイボンディング装置であって、
前記各平板リンクは、前記シャフトの延びる方向と交差する面に沿って延び、前記ボンディングヘッドに取り付けられる環状板と、前記環状板と同一面に配置され、前記環状板の内側にある中空部分を渡る渡り板と、を含み、前記渡り板に前記シャフトが取り付けられていること、
を特徴とするダイボンディング装置。 The die bonding apparatus according to claim 1 or 2,
Each flat plate link extends along a plane intersecting the extending direction of the shaft, and is arranged on the same plane as the annular plate attached to the bonding head and the annular plate, and has a hollow portion inside the annular plate. A transition board, and the shaft is attached to the transition board,
A die bonding apparatus characterized by the above. 請求項３に記載のダイボンディング装置であって、
前記各平板リンクの前記環状板は、略四角環状で、対向する２辺の中央の各固定点で前記ボンディングヘッドに固定されていること、
を特徴とするダイボンディング装置。 The die bonding apparatus according to claim 3,
The annular plate of each of the flat plate links is a substantially square ring, and is fixed to the bonding head at fixed points in the center of two opposing sides;
A die bonding apparatus characterized by the above. 請求項３に記載のダイボンディング装置であって、
前記渡り板は、前記環状板の前記各固定点を結ぶ方向と交差する方向に延び、前記シャフトが接続される中央から前記環状板に接続される両端に向かって幅が小さくなること、
を特徴とするダイボンディング装置。 The die bonding apparatus according to claim 3,
The crossover plate extends in a direction intersecting the direction connecting the fixed points of the annular plate, and the width decreases from the center where the shaft is connected toward both ends connected to the annular plate,
A die bonding apparatus characterized by the above. 請求項３に記載のダイボンディング装置であって、
前記環状板は、前記各固定点から前記渡り板に接続される両端に向かって幅が小さくなっていること、
を特徴とするダイボンディング装置。 The die bonding apparatus according to claim 3,
The annular plate has a width that decreases from each fixed point toward both ends connected to the crossover plate,
A die bonding apparatus characterized by the above.
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