JP3220483B2 - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はボンディング装置に係
り、詳しくは、ホーンをリニヤガイドに沿って上下動さ
せることにより、押圧ツールの位置制御を精密に行える
ようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップの電極と基板の電極を接続
するワイヤボンディング、フィルムキャリアのリードと
半導体チップの電極をボンディングするシングルポイン
トＴＡＢ、フリップチップのスタッドバンプの形成など
を行う際には、先端部にキャピラリツールやウエッジツ
ールなどの押圧ツールを取り付けたホーンを、回転軸を
中心に上下方向に揺動させることにより、所定のボンデ
ィングを行っている。
【０００３】ホーンを揺動させるための駆動手段として
は、リニヤモータが多用されている。図２はこのリニヤ
モータを採用した従来のボンディング装置を示してお
り、１０１はホーン、１０２はこのホーン１０１の先端
部に保持された押圧ツールとしてのキャピラリツール、
１１３はキャピラリツール１０２に挿通されたワイヤで
ある。１０３はホーン１０１の基端部が取り付けられた
ホーンホルダ、１０４はホーン１０１の回転軸、１０５
はこの回転軸１０４に取り付けられたロータリーエンコ
ーダである。このロータリーエンコーダ１０５は、円周
方向に沿ってスリットが形成された回転板１０５ａと、
このスリットを検出するセンサ１０５ｂから成ってお
り、ホーン１０１の回転角度を検出する。
【０００４】１０７はリニヤモータであり、このリニヤ
モータ１０７は、ホーンホルダ１０３に設けられて、外
面にマグネット１０８が装着されたロータヨーク１０９
と、このロータヨーク１０９に所定のギャップをあけて
配設されたステータヨーク１１０を有している。ステー
タヨーク１１０のコア１１１に巻回されたコイル１１２
に給電して、ロータヨーク１０９とステータヨーク１１
０の間に磁気力を発生させることにより、ロータヨーク
１０９を回転させて、このロータヨーク１０９に結合さ
れたホーン１０１を回転軸１０４を中心に上下方向に揺
動させ、ワイヤ１１３を基板１１４の電極やチップ１１
５の電極にボンディングする。ワイヤボンディングはホ
ーン１０１を揺動させて、ワイヤ１１３の下端部のボー
ル１１６を、キャピラリツール１０２の下面によりチッ
プ１１５上面の電極に押し付けることにより行われるこ
とから、キャピラリツール１０２の位置制御に狂いがあ
ると、ボンディング不良となってしまう。そこでこの従
来手段では、ロータリーエンコーダ１０５によりホーン
１０１の回転角度を検出して、キャピラリツール１０２
の位置制御を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来手
段では、ホーン１０１は長尺であるために、ホーン１０
１の回転量すなわちキャピラリツール１０２の変位ｔ１
に比較して、回転板１０５ａの回転角度ｔ２はきわめて
小さく、このためロータリーエンコーダ１０５ではホー
ン１０１の回転角度を精密に検出することはできず、ひ
いてはキャピラリツール１０２の位置制御を精密に行う
ことはきわめて困難であり、ボンディング不良が発生し
やすい問題点があった。因みに、良好なボンディングを
行うためには、キャピラリツール１０２の位置制御は、
一般に数μｍ以下の誤差で行わなければならないが、こ
のように精密な位置制御が可能な高分解能のロータリー
エンコーダを製造することはきわめて困難である。
【０００６】また、このようにホーン１０１は回転軸１
０４を中心に上下方向に揺動するために、ホーン１０１
を異なる長さのものに交換した場合には、キャピラリツ
ール１０２の変位ｔ１も変化する。したがって従来手段
では、ホーン１０１の交換の度ごとにリニヤモータ１０
７の制御を調整しなければならないという問題点があっ
た。
【０００７】さらに、この回転軸１０４はベアリングな
どの接触式の軸受を介して揺動自在に取り付けられてい
るが、ホーン１０１はきわめて多数回繰り返し往復揺動
するため、軸受の局所的な磨耗が激しく、その結果キャ
ピラリツール１０２の変位ｔ１にも狂いを生じることに
なることから、この軸受の寿命が短くなるという問題点
があった。上記した問題点は、ワイヤボンディングに限
らず、シングルポイントＴＡＢやバンプ形成等の他のボ
ンディングの場合にも同様に生じる。
【０００８】そこで本発明は、押圧ツールの位置制御を
精密に行う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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、先
端部に押圧ツールを保持するホーンと、このホーンが取
り付けられたホーンホルダと、このホーンおよびホーン
ホルダから成る可動部が取り付けられたスライダと、こ
のスライダを空気軸受を介して上下方向にガイドするリ
ニヤガイドと、このスライダをこのリニヤガイドに沿っ
て上下動させるリニヤモータと、この押圧ツールの高さ
位置を測定するリニヤエンコーダとを備え、リニヤガイ
ドの両側部にはガイド部が突設されており、また前記リ
ニヤガイドの縦長の中央凹入部にはコイルが装着され、
且つ前記スライダには前記コイルに対向するマグネット
が装着されており、更に前記リニヤガイドの一側部にリ
ニヤスケールを前記リニヤガイドに沿わせて縦長に配設
し、且つ前記リニヤスケールに沿って移動して前記ホー
ンの変位を検出するセンサを前記ホーンホルダに設けた
ものである。
【００１０】
【作用】上記構成によれば、リニヤモータを駆動する
と、空気軸受を介してスライダがリニヤガイドにガイド
されて上下動し、これによりホーンとともに押圧ツール
が上下動してボンディングが行われる。この際、押圧ツ
ールの変位とリニヤエンコーダの変位は等しいため、押
圧ツールの高さ位置をリニヤエンコーダにより測定する
ことで、押圧ツールの位置制御を精密に行うことがで
き、しかもホーンを長さの異なるものに交換してもリニ
ヤモータの制御調整を行う必要がない。また、非接触式
の空気軸受を使用しているので、軸受部の磨耗がなくな
り軸受の寿命を長くすることができる。
【００１１】
【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。
【００１２】図１は本発明に係るボンディング装置の斜
視図である。１は先端部に押圧ツールとしてのキャピラ
リツール２を保持するホーンであり、３はこのホーン１
の基端部が取り付けられたホーンホルダである。４はこ
のホーン１を上下動させるリニヤモータであって、次に
このリニヤモータ４を詳細に説明する。
【００１３】５はスライダであり、６は縦長のリニヤガ
イドである。このリニヤガイド６はスライダ５を空気軸
受７を介して上下方向にガイドするもので、その両側部
にはガイド部６ａが突設されている。この空気軸受７
は、スライダ５の両側面および両端部の裏面に設けら
れ、それぞれの面がエアスライド面となっている。この
ように、非接触式の空気軸受７を使用しているので、リ
ニヤモータ４の軸受部の磨耗がなくなり軸受の寿命を長
くすることができる。８はコイルであり、リニヤガイド
６の中央凹入部に縦長に装着されている。１０はマグネ
ットであり、スライダ５の裏面のコイル８との対向位置
に装着されている。コイル８に給電すると、スライダ５
が空気軸受７を介して上下動し、これによりホーン１に
保持されたキャピラリツール２が基板１５に対して垂直
に上下動して、チップＰの電極と基板１５の電極にワイ
ヤ１６がボンディングされる。１４はホーン１の基端部
に設けられたＵＳ発振用の圧電素子である。
【００１４】１１はリニヤエンコーダであり、このリニ
ヤエンコーダ１１はリニヤガイド６の一側部にこれに沿
わせて縦長に配設されたリニヤスケール１２と、ホーン
ホルダ３に装着されたセンサ１３から成っている。Ｌは
装置全体のタテ方向の全長である。リニヤモータ４の駆
動により、キャピラリツール２が基板１５に対して垂直
に上下動すると、このセンサ１３がリニヤスケール１２
上に沿って移動してホーン１の変位を検出する。このよ
うに、キャピラリツール２が垂直に上下動することで、
キャピラリツール２の変位とエンコーダ１１のセンサ１
３の変位は等しくなる。従って、キャピラリツール２の
高さ位置をエンコーダ１１により精密に測定することが
可能となり、ひいてはキャピラリツール２の位置制御を
精密に行うことができる。しかも、このようにキャピラ
リツール２は垂直に上下動するため、従来手段の揺動式
のもののように、ホーン１を長さの異なるものに交換し
ても、リニヤモータ１０７の制御を調整し直す必要はな
い。
【００１５】Ｇはホーン１やホーンホルダ３等の可動部
の重心であり、この重心Ｇがスライダ５のセンターに位
置するように、ホーン１やホーンホルダ３はスライダ５
に結合されている。したがってこの重心Ｇは、リニヤガ
イド６の中心線ＮＡ上に位置しており、このようにリニ
ヤガイド６の中心線ＮＡ上に上記重心Ｇを位置させるこ
とで、ホーン１を重心バランスよく、円滑に上下動させ
ることができる。
【００１６】本装置は上記のような構成により成り、次
に動作を説明する。図１において、コイル８に給電する
と、空気軸受７を介してスライダ５が上下動し、これに
よりホーン１に保持されたキャピラリツール２が基板１
５に対して垂直に上下動してボンディングが行われる。
この際、ホーンホルダ３に装着されたセンサ１３によ
り、このキャピラリツール２の変位を測定するが、上述
したように、本手段によればキャピラリツール２の変位
とセンサ１３の変位は等しいので、キャピラリツール２
の位置を精密に検出しながら、良好なボンディングを行
うことができる。
【００１７】なお、上記実施例は、ワイヤボンディング
を例にとって説明したが、本手段はシングルポイントＴ
ＡＢやスタッドバンプなどの他のボンディング手段にも
適用できる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、先端部に
押圧ツールを保持するホーンと、このホーンが取り付け
られたホーンホルダと、このホーンおよびホーンホルダ
から成る可動部が取り付けられたスライダと、このスラ
イダを空気軸受を介して上下方向にガイドするリニヤガ
イドと、このスライダをこのリニヤガイドに沿って上下
動させるリニヤモータと、この押圧ツールの高さ位置を
測定するリニヤエンコーダとを備え、リニヤガイドの両
側部にはガイド部が突設されており、また前記リニヤガ
イドの縦長の中央凹入部にはコイルが装着され、且つ前
記スライダには前記コイルに対向するマグネットが装着
されており、更に前記リニヤガイドの一側部にリニヤス
ケールを前記リニヤガイドに沿わせて縦長に配設し、且
つ前記リニヤスケールに沿って移動して前記ホーンの変
位を検出するセンサを前記ホーンホルダに設けているの
で、押圧ツールの変位とリニヤエンコーダの変位が等し
くなり、したがって押圧ツールの高さ位置をリニヤエン
コーダにより正確に検出して、押圧ツールの位置制御を
精密に行うことができ、しかもホーンを長さの異なるも
のに交換してもリニヤモータの制御調整を行う必要がな
く、また非接触式の空気軸受を使用しているので、軸受
部の磨耗がなくなり軸受の寿命を長くすることができ
る。また可動部の重心をリニアガイドの中心線上に位置
させているので、ホーンを重心バランスよく上下動させ
て、ボンディング作業を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボンディング装置の斜視図
【図２】従来手段に係るボンディング装置の側面図
【符号の説明】
１ ホーン ２ 押圧ツール ４ リニヤモータ ５ スライダ ６ リニヤガイド ７ 空気軸受 １１ リニヤエンコーダ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】先端部に押圧ツールを保持するホーンと、
    このホーンが取り付けられたホーンホルダと、このホー
    ンおよびホーンホルダから成る可動部が取り付けられた
    スライダと、このスライダを空気軸受を介して上下方向
    にガイドするリニヤガイドと、このスライダをこのリニ
    ヤガイドに沿って上下動させるリニヤモータと、この押
    圧ツールの高さ位置を測定するリニヤエンコーダとを備
    え、前記リニヤガイドの両側部にはガイド部が突設され
    ており、また前記リニヤガイドの縦長の中央凹入部には
    コイルが装着され、且つ前記スライダには前記コイルに
    対向するマグネットが装着されており、更に前記リニヤ
    ガイドの一側部にリニヤスケールを前記リニヤガイドに
    沿わせて縦長に配設し、且つ前記リニヤスケールに沿っ
    て移動して前記ホーンの変位を検出するセンサを前記ホ
    ーンホルダに設けたことを特徴とするボンディング装
    置。
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JP4501093B2 (ja) * 2000-07-13 2010-07-14 日本電気株式会社 フリップチップ実装装置及び実装方法
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