JP2864883B2 - ボンディングヘッド装置 - Google Patents

ボンディングヘッド装置

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JP2864883B2 JP4198107A JP19810792A JP2864883B2 JP 2864883 B2 JP2864883 B2 JP 2864883B2 JP 4198107 A JP4198107 A JP 4198107A JP 19810792 A JP19810792 A JP 19810792A JP 2864883 B2 JP2864883 B2 JP 2864883B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧ステージとボンデ
ィングヘッドの平行度を調整できるようにしたボンディ
ングヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】TAB(タブ)法として知られる電子部
品の製造工程は、チップにバンプを形成する工程と、こ
のチップをタブテープ(フィルムキャリア)のインナー
リードに圧着するインナーリードボンディング工程と、
このタブテープを打ち抜いた後、アウターリードを基板
に接着するアウターリードボンディング工程からなって
いる。
【0003】そして、上記インナーリードボンディング
工程において、複数のバンプを均一につぶしながら、一
括して圧着させるべく、ギャングボンディングヘッドが
用いられる。
【0004】このギャングボンディングヘッドを、チッ
プあるいは加圧ステージに対して、±1μm程度の高い
平行度を有するように調整しておく必要がある。なぜな
ら、この平行度が低下すると、バンプが均一につぶれ
ず、不良品となるためである。
【0005】そして、この平行度の調整は、ボンディン
グヘッドが使用により摩耗したり、タブテープやチップ
の品種を変更したりする際に、行われる。
【0006】図3は、従来のインナーリードボンディン
グヘッド装置の断面図である。図3において、STは水
平な加圧ステージ、51は移動テーブル、52はこのテ
ーブル51に軸53により矢印M2方向揺動可能に支持
される支持ブロック、HRはこの支持ブロック52の先
端部に摺動自在に装着されるヘッドロッドである。そし
て、このヘッドロッドHRの下部にはボンディングヘッ
ドBHが着脱自在に装着され、このヘッドロッドHRの
フランジ部HRaは、ばねKにより上方に付勢され、こ
れによりボンディングヘッドBHとそのロッドHRとが
弾持されている。また、CYはシリンダ、RDはそのロ
ッドであり、このシリンダCYを駆動して、ロッドRD
を矢印M3方向に突出させることにより、ボンディング
ヘッドBHを対面する加圧ステージST側へ押圧するも
のである。なお、Pはチップ、TTはタブテープ、IL
1,IL2はインナーリード、BP1,BP2はバンプ
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ここで、ボンディング
ヘッドBHの押圧面F2と、加圧ステージSTの受面F
1との平行度は、オペレータが次のような作業を行うこ
とにより調整される。すなわち、支持ブロック52に螺
合する傾斜調整用ねじ54を矢印M1方向に回転させる
ことにより、このねじ54の先端部を移動テーブル51
に押当させる。さらに、矢印M1方向に静かに回転さ
せ、概ね上記両面F1,F2が平行と思われる位置で、
ボンディングを試みる。そして図3(b)に示すよう
に、バンプつぶれが不均一になるなどの不都合があれ
ば、それを打ち消すようにねじ54により繰り返し調整
する。
【0008】このように、従来手段では、何度も何度も
ねじでボンディングヘッドの傾きを調整しては試行し、
±1μm程度の高い平行度を出すようになっていたの
で、調整が困難で、しかも調整に長時間を要するという
問題点があった。
【0009】そこで本発明は、加圧ステージとボンディ
ングヘッドの平行度を、容易・迅速に調整できるボンデ
ィングヘッド装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のボンディングヘ
ッド装置は、加圧ステージと対面し、この加圧ステージ
上で対象物を圧着するボンディングヘッドと、ボンディ
ングヘッドを加圧ステージに対して昇降させる昇降手段
と、ボンディングヘッドを加圧ステージに対して揺動可
能に支持する支持手段と、支持手段によるボンディング
ヘッドの揺動を許否するロック手段とを有する。また前
記加圧ステージに圧縮空気供給部から送られてきた圧縮
空気を上方へ噴射する吹出しノズルを形成し、前記ボン
ディングヘッドを前記加圧ステージ上に下降させて前記
ボンディングヘッドの下面を前記加圧ステージの上面に
ならわせるときには、前記吹出しノズルから圧縮空気を
噴射して前記下面と前記上面の間に微小エアギャップを
生じさせるようにした。また前記支持手段が磁石と球面
ベアリングを含み、また前記ロック手段が前記球面ベア
リングの揺動を許否するロック手段であって、球面ベア
リングの回転体を凹部に押しつける方向に弾発するばね
材を備え、アクチュエータによりこのばね材を圧縮・圧
縮解除することによりロック・ロック解除を行うように
した。
【0011】
【作用】上記構成によれば、まずロック手段を駆動し
て、ボンディングヘッドの揺動を許す。この状態におい
て、ボンディングヘッドを下降して、ボンディングヘッ
ドを加圧ステージに直接あるいはダミーチップなどを介
して平行に押し付けてならわせる。そして、ロック手段
により、ボンディングヘッドの揺動を禁止し、調整を終
了する。この場合、吹出しノズルから圧縮空気を噴射し
て前記下面と前記上面の間に微小エアギャップを生じさ
せる。
【0012】したがって、何度も何度も試行・調整を繰
り返す必要がなく、容易・迅速に平行度の調整を行うこ
とができる。
【0013】
【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の実施例を
説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施例に係るインナー
リードボンディングヘッド装置を用いたインナーリード
ボンダの斜視図、図2は同インナーリードボンディング
ヘッド装置の断面図である。
【0015】図1において、TTはタブテープ、SPは
このタブテープTTをピッチ送りするスプロケットであ
る。11はXYテーブルであり、Xテーブル12、Yテ
ーブル13、XモータMX1、Yモータ(図示せず)か
ら成っている。Yテーブル13上には台板14が設けら
れており、この台板14には、チップ供給部としてのト
レイ15が載置されている。このトレイ15には、バン
プBPが形成されたチップPが移載されている。またY
テーブル13の側部には、このトレイ15からチップP
が移載される加圧ステージ16が設けられている。
【0016】20はピックアップヘッド部であって、ブ
ラケット21に、カメラ22と、ピックアップノズル2
3を装着して構成されている。ブラケット21の後部に
はブロック24が装着されており、このブロック24は
垂直なガイドシャフト25に装着されている。モータM
Z1が駆動すると、ピックアップノズル23が昇降する
ようになっている。
【0017】XYテーブル11を駆動して、トレイ15
に収納された所定のチップPをカメラ22の真下に移動
させてカメラ22により観察し、チップPの有無などを
検出する。またXYテーブル11を駆動して、このチッ
プPをピックアップノズル23の真下に移動させ、モー
タMZ1を駆動して、ピックアップノズル23を昇降さ
せ、このチップPをピックアップする。次いでXYテー
ブル11を駆動して、加圧ステージ16をピックアップ
ノズル23に吸着されたチップPの真下に移動させ、モ
ータMZ1を駆動してピックアップノズル23を昇降さ
せることにより、このチップPを加圧ステージ16に搭
載する。
【0018】また、31は第2のXYテーブルであっ
て、Xテーブル32、Yテーブル33、XモータMX
2、YモータMY2から成っている。Yテーブル33上
には、インナーリードボンディングヘッド装置30が設
けられている。38は本体ケースである。
【0019】また40は吸着ステージである。この吸着
ステージ40の中央部には開口部41が開口されてい
る。またこの開口部41の周囲には、吸着孔(図外)が
開孔されている。タブテープTTのピッチ送りが停止し
た状態で、タブテープTTの上面はこの吸着孔に吸着さ
れて固定される。またその状態で、チップPが搭載され
た加圧ステージ16は開口部41の真下に移動し、チッ
プPの上面に形成されたバンプBPを、タブテープTT
のインナーリードILに押当する。
【0020】さて、BLは上記本体ボックス38の下部
から開口部41の上方へ延出する第1の支持ブロックで
あって、後述する球面エアベアリングCBやホルダH
D,ヘッドロッドHR,ボンディングヘッドBHなどが
装置される。また34は本体ボックス38の上部から第
1の支持ブロックBLの上方へ延出する第2の支持ブロ
ックであって、この第2の支持ブロック34には、ヘッ
ドロッドHRを、下方を向くロッドRDにより、接離自
在に押圧するシリンダCYが装着される。このシリンダ
CYは昇降手段に相当する。
【0021】次に、本実施例に係るインナーリードボン
ディングヘッド装置30を、図2を参照しながら詳細に
説明する。なお、本実施例では、インナーリードILと
バンプBPが対象物に相当する。
【0022】まず上記第1の支持ブロックBLの下部に
は、球面をなす凹部34が形成されており、この凹部3
4の頂部には、この支持ブロックBLの上方へ貫通する
円孔35が形成されている。そして、NZは凹部34に
開口するノズルであり、このノズルNZから、指令に応
じ圧縮空気供給部ASより供給された圧縮空気CAが凹
部34内側へ向けて噴射される。また、16aは加圧ス
テージ16に、上方に向け開口された吹出ノズルであ
る。この吹出ノズル16aはボンディングヘッドBH及
びヘッドロッドHRの中心軸と同軸的に設けられてお
り、この吹出ノズル16aにも圧縮空気供給部ASより
圧縮空気CAが供給される。そして、後述するようにボ
ンディングヘッドBHを下降し、このボンディングヘッ
BHの下面を加圧ステージ16の上面にならわせる
際、吹出ノズル16aからボンディングヘッドBHの下
面へ向け図2矢印で示すように圧縮空気CAを上方へ
射する。このようにすると、図2(b)の一部拡大図で
示すように、ボンディングヘッドBHの下面と加圧ステ
ージ16との間に、微小エアギャップδを生ぜしめるこ
とができる。これにより、ボンディングヘッドBHを直
接加圧ステージ16に接触させるよりもボンディングヘ
ッドBHと加圧ステージ16間に生ずる摩擦力を軽減
し、上記ならい動作を円滑に行うことができる。しか
も、吹出ノズル16aによりボンディングヘッドBHの
中心Oへ向け圧縮空気CAを噴射するようにしているの
で、ボンディングヘッドBHが加圧ステージ16に対し
て位置ずれを生じにくい。
【0023】RTは、凹部34がなす球面とほぼ同径の
球面をなす回転体であり、この回転体RTの中心部に
は、ホルダHDがボルトBTにより装着される。そし
て、このホルダHDの内筒部には、ブシュBSにより、
ヘッドロッドHRが上下方向摺動自在に支持される。そ
して、BHはこのヘッドロッドHRの下部に着脱可能に
装着されるボンディングヘッドである。
【0024】Kは、支持ブロック33の上部と、ホルダ
HDの上方のフランジ部HDaとの間に介装されたロッ
クばねであり、このロックばねKの上部にはリングRG
が装着されている。またAMは図2右端部がリングRG
に連結され、左端部がロック解除用シリンダCY2のロ
ッドRD2に連結され、しかも中程が枢軸36により、
支持ブロック33の上部に枢着されたアームである。そ
して通常時は、シリンダCY2のロッドRD2は実線で
示すように没した状態にあり、ロックばねKの上方を向
くばね力がリングRG及びフランジ部HDaを介してホ
ルダHDに及び、ホルダHD、ヘッドロッドHR、ボン
ディングヘッドBHが、図2(a)実線位置に弾持され
ている。これらシリンダCY2、アームAM、リングR
G、ロックばねKなどから、後述の球面ベアリングCB
揺動を許否するロック手段RCが形成される。
【0025】K2はヘッドロッドHRの上部のフランジ
部HRaと上記フランジ部HDaとの間に介装されるば
ねであり、このばねK2により、ヘッドロッドHR及び
ボンディングヘッドBHは、ホルダHDに対し弾持され
ている。そして、BLはこのヘッドロッドHRの頂部中
央に装着された球体からなる被押圧子である。また支持
ブロック33は鉄などの磁性体からなり、永久磁石MG
と支持ブロック33の間に、互いを接着する方向の磁力
が常時作用するようになっている。
【0026】これら凹部34、回転体RT、ノズルN
Z、磁石MGなどから、支持手段としての球面エアベア
リングCBが形成される。この球面エアベアリングCB
は、ヘッドロッドHRを加圧ステージ16に対して昇降
可能かつ矢印Nθ方向に揺動可能に支持するものであ
る。しかも、図2(a)に矢印で示すように、ボンディ
ングヘッドBHの下面(押圧面)の中心は、凹部34、
回転体RTの中心位置と一致するようになっており、矢
印Nθ方向にヘッドロッドHR、ボンディングヘッドB
Hを揺動させても、ボンディングヘッドBHの中心が位
置ずれを生じない。したがって、極めて容易にボンディ
ングヘッドBHの傾き調整を行うことができる。
【0027】本実施例に係るインナーリードボンディン
グ装置は、上述のような構成よりなり、次にこの装置に
よる傾き調整(ボンディングヘッドと加圧ステージとの
平行度調整)の手順を説明する。
【0028】まず、ボンディングヘッドBHが摩耗した
り、チップPの品種変更などのように、ボンディングヘ
ッドBHを交換する必要がある場合、新たなボンディン
グヘッドBHを装着したヘッドロッドHRを球面エアベ
アリングCBに装着する。
【0029】次に、圧縮空気供給部ASを駆動し、ノズ
ルNZから圧縮空気CAを回転体RTに向け噴射する。
また、シリンダCY2を駆動して、ロッドRD2を突出
させ、ロックばねKを縮め、ロックばねKのばね力がフ
ランジ部HDaに及ばないようにする。すなわち、ロッ
ク手段RCのロック状態を解除する。また、上記圧縮空
気CAによる流体力により、永久磁石MGによる磁力と
平衡させ、回転体RTすなわちボンディングヘッドBH
を矢印Nθ方向に揺動自在の状態にする。また、吹出ノ
ズル16aから上方(ボンディングヘッドBH側)へ向
けて圧縮空気CAを吹出す。
【0030】この状態を保持したまま、シリンダCY
(図1参照)を駆動し、ロッドRDを突出させ、被押圧
子BLを介して、シリンダCYの押圧力をヘッドロッド
HRに及ぼす。そして、ボンディングヘッドBHを下降
させ、加圧ステージ16に接近させる。このときシリン
ダCYによる押圧力は実際のボンディング時の荷重より
もずっと小さな力であり、あるいはヘッドロッドHR及
びボンディングヘッドBHの自重によりボンディングヘ
ッドBHを下降させるようにしてもよい。また図示して
いないが、勿論、加圧ステージ16上にダミーチップを
載置して、このダミーチップに接触させてもよい。
【0031】ここで、図2(b)に示すように、ヘッド
ロッドHRの軸方向V.Lに直交する方向H.Lに対
し、加圧ステージ16が相対的に角θ1(破線位置)や
角θ2(鎖線位置)の傾きを有している際、回転体RT
がこの傾きにならって揺動し、ボンディングヘッドBH
の下面(押圧面)と加圧ステージ16とを平行にするこ
とができる。ここで、上記吹出ノズル16aから吹出さ
れた圧縮空気CAにより加圧ステージ16とボンディン
グヘッドBHとの間に微小エアギャップδが形成され、
これら両者16、BHが摩擦をほとんど生じないままボ
ンディングヘッドBHは円滑に加圧ステージ16になら
う。しかも、上述のようにこの調整中にボンディングヘ
ッドBHの下面の中心Oは位置ずれしないので、極めて
容易・迅速に平行度の調整を行いうる。
【0032】そして、この状態を保持したまま、シリン
ダCY2のロッドRD2を没入させ、ロックばねKのば
ね力をフランジ部HDaに及ぼし、ボンディングヘッド
BHの傾きを固定する。同時に、圧縮空気供給部ASか
らの圧縮空気CAの供給を停止し、永久磁石MGによる
磁力により、回転体RTと支持ブロック33を接着させ
る。そして、インナーリードボンディング工程を行うも
のである。
【0033】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
試行・調整を何度も繰り返し行う必要がなく、容易・迅
速にボンディングヘッドの平行度を調整することがで
き、ボンディングヘッド交換を要する際のロスタイムを
抑制することができる。特に、加圧ステージに吹出しノ
ズルを形成することにより、ボンディングヘッドを加圧
ステージ上に下降させてボンディングヘッドの下面を加
圧ステージの上面にならわせるときには、吹出しノズル
から圧縮空気を噴射して下面と上面の間に微小エアギャ
ップを生じさせることにより、ボンディングヘッドを直
接加圧ステージに接触させるよりもボンディングヘッド
と加圧ステージ間に生ずる摩擦力を軽減し、ならい動作
を円滑に行うことができる。またアクチュエータによる
ばね材の圧縮・圧縮解除動作により、ロック・ロック解
除を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るインナーリードボンデ
ィングヘッド装置を用いたボンダの斜視図
【図2】(a)本発明の一実施例に係るインナーリード
ボンディングヘッド装置の断面図 (b)本発明の一実施例に係るインナーリードボンディ
ングヘッド近傍の一部拡大断面図
【図3】(a)従来手段のインナーリードボンディング
ヘッド装置の断面 (b)従来手段のインナーリードボンディングヘッド近
傍の一部拡大断面図
【符号の説明】
16 加圧ステージ TT タブテープ P チップ BH ボンディングヘッド CB 球面ベアリング RC ロック手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/603 H01L 21/60 311

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧ステージと対面し、この加圧ステージ
    上で対象物を圧着するボンディングヘッドと、前記ボン
    ディングヘッドを前記加圧ステージに対して昇降させる
    昇降手段と、前記ボンディングヘッドを前記加圧ステー
    ジに対して揺動可能に支持する支持手段と、前記支持手
    段による前記ボンディングヘッドの揺動を許否するロッ
    ク手段とを有し、また前記加圧ステージに圧縮空気供給
    部から送られてきた圧縮空気を上方へ噴射する吹出しノ
    ズルを形成し、前記ボンディングヘッドを前記加圧ステ
    ージ上に下降させて前記ボンディングヘッドの下面を前
    記加圧ステージの上面にならわせるときには、前記吹出
    しノズルから圧縮空気を噴射して前記下面と前記上面の
    間に微小エアギャップを生じさせるようにしたボンディ
    ングヘッド装置であって、前記支持手段が磁石と球面ベ
    アリングを含み、また前記ロック手段が前記球面ベアリ
    ングの揺動を許否するロック手段であって、球面ベアリ
    ングの回転体を凹部に押しつける方向に弾発するばね材
    を備え、アクチュエータによりこのばね材を圧縮・圧縮
    解除することによりロック・ロック解除を行うようにし
    ことを特徴とするボンディングヘッド装置。
  2. 【請求項2】前記アクチュエータがシリンダであること
    を特徴とする請求項記載のボンディングヘッド装置。
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JP2769201B2 (ja) * 1989-08-11 1998-06-25 株式会社日立製作所 ボンディング方法および装置
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