JP3300472B2 - ボンディング装置ならびにボンディング部を有する装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルムキャリアのイ
ンナーリードと、半導体チップの電極とを接続するボン
ディング装置もしくはフィルムキャリアやリードフレー
ムのアウターリードと、このアウターリードに接続され
る外部基板の配線とを接続するボンディング装置もしく
は液晶基板のリードと、このリードに接続される外部基
板の配線とを接続するボンディング装置とボンディング
ツール動作制御装置及びその荷重制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体装置の製造装置としては例
えば図７に示すようなインナーリードボンディング装置
１ａが知られている。まず、このインナーリードボンデ
ィング装置１ａは載置台２へ載置された半導体チップ３
に突設された電極用バンプ（以下バンプと記す）４とキ
ャリアテープ５に形成されたインナーリード６を位置合
わせした後に加熱されたインナーリードボンディングツ
ール８を下降させる。

【０００３】そしてインナーリードボンディング装置１
ａはインナーリードボンディングツール８の下端面７を
インナーリード６に当接させ、更にインナーリード６を
インナーリードボンディングツール８で押圧してバンプ
４に圧接させる。それからインナーリード６をバンプ４
に熱圧着させてインナーリード６とバンプ４を一括接続
する。

【０００４】上述のような動作を繰り返し行いインナー
リードボンディング装置１ａはキャリアテープ５を間欠
的に走行させながらキャリアテープ５に半導体チップ３
を順次接続する。

【０００５】ここでどの様に、インナーリードボンディ
ングツール８でインナーリード６を加圧するか問題とな
るが、例えば実公平4-45243 号公報に記載のインナーリ
ードボンディング装置１ｂに示されている。具体的には
図８に示すように、制御手段９は記憶部９ａ、ＣＰＵ９
ｂ、入出力インターフェース９ｃ、Ｄ／Ａ変換部９ｄ、
およびＡ／Ｄ変換部９ｇを有し、出力コード９ｅによっ
て電空レギュレータ１１と接続され、また入力コード９
ｆによって動歪アンプ１６と接続されている。

【０００６】上述した構成において、記憶部９ａは所定
のテープ押し付け力に対応したディジタル値を記憶す
る、例えば磁気ディスクあるいはＣＰＵ９ｂと一体のメ
モリなどであるとする。ＣＰＵ９ｂは記憶部９ａから前
記のディジタル値を取りだし、一方ロードセル１５が検
出した載置台２上の半導体チップ３へのテープ押し付け
力を動歪アンプ１６が前記押し付け力に対応させて変換
したアナログ信号のテープ押し付け力信号を入力コード
９ｆ、Ａ／Ｄ変換部９ｇおよび入出力インターフェース
９ｃを介して受ける。

【０００７】前記テープ押し付け力信号はＡ／Ｄ変換部
９ｇにより変換されて載置台２上の半導体チップ３への
テープ押し付け力に対応したディジタル値となり、ＣＰ
Ｕ９ｂはこのディジタル値と前記の所定のテープ押し付
け力に対応したディジタル値を比較し、この比較の結果
から押し付け力設定置を算出してこれらを入出力インタ
ーフェース９ｃを介してＤ／Ａ変換部９ｄへ送出する。
Ｄ／Ａ変換部９ｄはディジタル値である前記の押し付け
力設定置をアナログ値に変換して押し付け力設定信号と
し、これを出力コード９ｅを介して電空レギュレータ１
１へ送出する。

【０００８】電空レギュレータ１１は、エアパイプ１４
を介してエアソース１０から受ける圧力空気の空気圧を
前記の押し付け力設定信号に応じた空気圧に調節しこれ
をエアパイプ１４を介してエアシリンダ１２へ送出す
る。エアシリンダ１２は上記の圧力空気を受けてこのエ
アシリンダ１２に接続する加圧アーム１３ａを図４にお
ける下方に押し下げて、加圧アーム１３ａはインナーリ
ードボンディングツール８を介して載置台２上の半導体
チップ３へキャリアテープ５を密着させる。

【０００９】ＣＰＵ９ｂが算出する押し付け力設定値
は、載置台２上の半導体チップ３へのテープ押し付け力
Ｆとあらかじめ設定されている所定のテープ押し付け力
Ｆ₀との差ΔＦの値とその符号の正負によって定めら
れ、前記算出手段の手順は前述の記憶部９ａに記憶され
ている。

【００１０】電空レギュレータ１１はＣＰＵ９ｂが次々
に算出して出力する押し付け力設定値に応じた押し付け
力設定信号を受け、この信号に対応する値に圧力空気の
空気圧を調整してエアシリンダ１２へ送出し加圧アーム
１３ａはキャリアテープ５を加圧する。

【００１１】また図９に示す弊社の先願である特願平3-
271315号明細書に示されているようなインナーリードボ
ンディング装置１ｃではＸ−Ｙ駆動部２０にツール保持
部１８ａを介してボンディング部材１７を自在に昇降す
るように保持している。またこのボンディング部材１７
は半導体チップ３を載置した載置台２の略真上に配置さ
れている。

【００１２】さらに、このボンディング部材１７の上端
部は上記Ｘ−Ｙ駆動部２０の上方に設けられた基台２１
の自由端部に取り付けられたブラケット２４によってス
ライド自在に保持されている。

【００１３】ブラケット２４には駆動手段としてのボー
ルねじ機構２５が設けられている。このボールねじ機構
２５はブラケット２４の上部に軸線を垂直にして固定さ
れたサーボモータ２３と、このサーボモータ２３に軸線
を一致させた状態で接続され且つブラケット２４内に延
出されたねじ軸２７と、このねじ軸２７に自由自在に螺
着されサーボモータ２３が作動してねじ軸２７が回転駆
動されることによって上下方向に変位するナット２６と
から構成される。

【００１４】ナット２６は、ボンディング部材１７の上
部に固定されている。即ちこのボンディング部材１７は
ボールねじ機構２５が作動することで上下方向に変位
し、このボンディング部材１７の下端部に同軸的に配置
されたインナーリードボンディングツール８を上下方向
に変位させる。

【００１５】そして引っ張りばね１９ａはその両端部を
ツール保持部１８ａとボンディング部材１７とにそれぞ
れ接続してあり、ボンディング部材１７（インナーリー
ドボンディングツール８）を常に上方に付勢した状態で
保持している。

【００１６】またツール保持部１８ａとボンディング部
材１７には互いの進退量を検出する第一のボンディング
ツール位置検出手段としての例えばリニアエンコーダ３
０が設けられている。さらにツール保持部１８ａには駆
動軸１２ａの端面でボンディング部材１７を所定の位置
で固定する固定手段としてのエアシリンダ１２が設けら
れている。

【００１７】ボンディング部材１７はボールねじ機構２
５に駆動されて下降することによりインナーリードボン
ディングツール８の下端面７を載置台２の上方に供給さ
れて停止したインナーリード６…に接し、さらにこのイ
ンナーリード６…をキャリアテープ５と共に押し下げて
半導体チップ３の対応するバンプ４…に当接させる。そ
して加熱されて高温になったインナーリードボンディン
グツール８の加圧力と熱によりインナーリード６…とバ
ンプ４…とを一括接続し、半導体チップ３にキャリアテ
ープ５を装着する。

【００１８】またボンディング部材１７はサーボモータ
２３に取り付けられボールねじ機構２５の回転量などを
利用してインナーリードボンディングツール８の位置を
知る第二のボンディングツール位置検出手段としての位
置検出器２８によりインナーリードボンディングツール
８の位置が検出されるようになっている。

【００１９】そしてボンディング部材１７には、押圧棒
２２の外周面にボンディングツール位置検出手段として
の歪み検出器２９が取り付けられており、この歪み検出
器２９によってインナーリードボンディングツール８が
インナーリード６…をバンプ３…に当接されているか否
かが検出される。

【００２０】さらにサーボモータ２３、歪み検出器２
９、リニアエンコーダ３０、エアシリンダ１２は、それ
ぞれこのインナーリードボンディング装置１´を制御す
る制御手段９に接続されている。

【００２１】加えて従来のアウターリードボンディング
装置では、配線基板４ａとアウターリードとの接続部の
強度が半導体チップ３とバンプ４との強度よりも非常に
大きく、ボンディング速度はインナーリードボンディン
グに比べて低速でも良いために、ボンディング時の加圧
力制御は主としてばねによって行われていた。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
従来のボンディング装置では、以下に述べるような問題
点が発生してくる。まず実公平4-45243 号公報に示され
ている例はエアシリンダ１２で加圧アーム１３ａを押し
付けこのエアシリンダ１２に接続されている電空レギュ
レータ１１への電気信号を調整することで任意の加圧力
が得られるようにしてある。しかし空気圧を用いている
ためエアシリンダ１２の摩擦や空気の圧縮などにより高
い応答性が得られない。さらにインナーリードボンディ
ングツール８の下降速度を正確に制御できないという欠
点がある。

【００２３】次に弊社の先願である特願平3-271315号明
細書に示されている例ではインナーリードボンディング
ツール８の位置制御や加圧力制御をモータの電流を制御
することでエアシリンダを用いるものよりは正確に行う
ことができるが、ボールねじ機構２５を用いているため
装置が複雑で大型になったり、ボールねじ機構２５を介
しているインナーリードボンディングツール８を下降さ
せているので加圧力の損失が発生したり、反応性も悪く
位置制御での誤差の発生も完全には押さえられないとい
う問題があった。

【００２４】更には、昨今の半導体装置の多ピン化の進
展によって、アウターリードの狭ピッチ化が進行してき
た。そのため、アウターリードの接続不良を防ぐ必要性
からボンディング時の加圧力制御を正確に行わなければ
ならなくなった。

【００２５】

【課題を解決するための手段】 本発明は、上記したよ
うな技術的課題を解決するためになされたものであり、
回動駆動するモータと、このモータの回動に基づいて揺
動し少なくとも一部がビーム型ロードセルにより構成さ
れている第１の加圧力伝達部と、一端が前記第１の加圧
力伝達部にリンク機構を介して接続される第２の加圧力
伝達部と、この第２の加圧力伝達部の他端に配置される
リードに当接させるためのヘッドと、前記ビーム型ロー
ドセルから得られる荷重検出値をあらかじめ設定してあ
る荷重目標値から差し引きこれを所定の比例ゲインで増
幅しこれを所定の指令周期で積分して得る荷重指令値を
用いて前記モータの制御を行う制御手段と、を具備する
ことを特徴とするリードボンディング装置である。

【００２６】このとき、リードボンディング装置は、ビ
ーム型ロードセルの荷重検出値からボンディングツール
がボンディング面に当接したことを検出するボンディン
グ面検出手段と、所定位置から前記ボンディング面まで
の下降量を検出するボンディング面位置検出手段と、を
具備することが好ましい。あるいは、ボンディングツー
ルを下降させる速度に応じて、ボンディング面検出手段
の感度を変化可能とすることが好ましい。

【００２７】また、本発明は、ビームの少なくとも一部
がビーム型ロードセルからなる加圧力伝達部をモータの
回動により揺動させることによって、ボンディングツー
ルを駆動するとともに、この駆動の制御を前記ビーム型
ロードセルから得られる荷重検出値をあらかじめ設定し
てある荷重目標値から差し引き所定の比例ゲインで増幅
し所定の指令周期で積分して得る荷重指令値を前記モー
タに与えることによって行うことでリードに荷重を与え
て接合させる工程を具備することを特徴とするリードを
有する装置の製造方法である。

【００２８】

【作用】本発明のボンディング装置は上記したような構
成により、簡易な構造でボンディングツールの位置や加
圧力を高い応答性で正確に制御できる。

【００２９】

【実施例】本発明の実施例をインナーリードボンディン
グ装置及びアウターリードボンディング装置を例に示す
が、本発明はこの二種類の装置に限定されるものではな
く、液晶基板のリードボンディング装置やその他の加圧
動作を伴う装置全てに応用できるものである。加圧動作
の原理は加圧対象が変っても、変化することはないから
である。

【００３０】図１に本発明の第一の実施例であるインナ
ーリードボンディング装置１を示す。なお、従来例と同
じ構造のものには同じ番号を付す。インナーリードボン
ディングツール８はツール保持部１８に取り付けられて
いる。このツール保持部１８はＸ−Ｙ駆動部２０上に載
置されたツール位置決めヘッド３２に自在に昇降するよ
うに引っ張りばね１９で支持されている。

【００３１】インナーリードボンディングツール８を昇
降および加圧する駆動手段としての加圧ヘッド部３３
が、前記ツール位置決めヘッド３２の上部に設置されて
いる。この加圧ヘッド部３３は駆動源としてのサーボモ
ータ２３と、サーボモータ２３の回転量を知ることで位
置を検出する位置検出器（エンコーダ）２８と、サーボ
モータ２３の出力軸２３ａと、出力軸２３ａに直結され
た加圧力伝達機構である加圧アーム１３と、加圧アーム
１３の一部に組み込まれた歪み検出器２９およびボンデ
ィング部材１７とから構成されている。

【００３２】ここでボンディングツール８はツール位置
決めヘッド３２により保持され、加圧ヘッド部３３に具
えられたボンディング部材１７に対してＸ−Ｙ方向に自
在に動作するように支持されている。すなわち、ボンデ
ィングツール８がＸ−Ｙ方向に自在に駆動可能であるこ
とに対し、加圧ヘッド部３３は支持板３４に固定されて
いる。 このような構成とすることにより、降下動作の際
に加圧ヘッド部３３がボンディングヘッド８とともに降
下せず、慣性力による過大な圧力がボンディング面に加
えられない構成とすることができる。 また、加圧ヘッド
部から独立してＸ−Ｙ駆動するから、ボンディングツー
ル８をＸ−Ｙ方向に位置決め駆動する際にも慣性力が低
減されて、位置決め制御が容易に為される。 なお、ボン
ディングツール８または載置台２や加圧対象などからの
伝導熱による影響を受けにくくするため、歪み検出器２
９をボンディングツールとは分離された加圧ヘッド部３
３側に配置した。本実施例では、剪断受感型（ビーム
型）の歪みゲージ式変換器である共和電業製の「LUB-10
0KB」を用いているが、歪み検出手段が荷重部に近接す
るような同様の構造を有していれば、必ずしも共和電業
製の「LUB-100KB」を用いる必要はない。

【００３３】上述したインナーリードボンディング装置
１の動作を説明する。まず、キャリアテープ５と半導体
チップ３は実用化されている手段であらかじめ載置台２
に位置決めされており、さらにＸ−Ｙ駆動部２０によっ
てツール位置決めヘッド３２を移動しインナーリードボ
ンディングツール８をキャリアテープ５の上方に位置決
めする。

【００３４】次に制御手段９からの指令でサーボモータ
２３を矢印３１方向に回転すると、加圧アーム１３の先
端が下降しボンディング部材１７を介してインナーリー
ドボンディングツール８が下降する。インナーリードボ
ンディングツール８がボンディング面に達するまでは位
置検出器２８で検出され制御手段９にフィードバックさ
れる。そしてサーボモータ２３に電流を流す。

【００３５】さらにインナーリードボンディングツール
８がボンディング面に達した事は歪み検出器２９の変化
量で判断される。そして制御手段９で荷重検出値と荷重
目標値の差分を取り、定められた加圧プロファイルに従
ってサーボモータ２３に電流を流す。また、その荷重は
歪み検出器２９で検出され制御手段９にフィードバック
される。

【００３６】具体的には図１の制御手段９の内部におい
て荷重検出値と荷重目標値との差分を取るのであるが、
サーボモータ２３内部の摩擦力やコイルの特性などの原
因によりサーボモータ２３の電流−トルク特性が非線形
となる。そのためこの差分があまりにも小さい場合、荷
重目標値にこの微小差分を加えたトルクを与えるように
指令を与えても荷重目標値でのボンディングができない
という問題がある。要するに制御手段９からの荷重指令
値と実際のボンディング荷重との間に誤差が生じること
となっていた。

【００３７】この現象を防ぐため、本発明の図１の制御
手段９においては、あらかじめ設定してある荷重目標値
から歪み検出器２９から得た荷重検出値を差し引くとと
もにこれに比例ゲインＧ ₀ を掛けて、所定の指令周期で
積分を行うことで荷重指令値を得る。このようにして得
られた荷重指令値をサーボモータ２３に入力して制御を
行う。これによって、サーボモータ２３内部の摩擦力等
による誤差を打ち消すに足る荷重指令値を与えることが
できるので、ボンディング荷重を正確に制御することが
可能となった。

【００３８】これにより、あらかじめ定められた任意の
最適な加圧力がサーボモータ２３から直接にインナーリ
ードボンディングツール８に加わる。なお第一の実施例
ではインナーリードボンディング装置を例にして説明し
たが、同様にしてキャリアテープやリードフレームのア
ウターリードに対するアウターリードボンディング装置
を第二の実施例として挙げることができる。

【００３９】図２に本発明の第二の実施例であるアウタ
ーリードボンディング装置１´を示す。アウターリード
ボンディングツール８ａはツール保持部１８´に取り付
けられている。このツール保持部１８´はツール位置決
めヘッド３２´に自在に昇降するように引っ張りばね１
９´で支持されている。

【００４０】アウターリードボンディングツール８ａを
昇降および加圧手段の構成要素として駆動源のサーボモ
ータ２３´と、サーボモータ２３´の回転量を知ること
で位置を検出する位置検出器（エンコーダ）２８´と、
サーボモータ２３´の出力軸２３ａ´と、出力軸２３ａ
´に直結された加圧アーム１３´と、加圧アーム１３´
の一部に組み込まれた歪み検出器２９´がある。

【００４１】ここで歪み検出器２９´は熱の影響を受け
ず、正確に荷重を測定できるようにアウターリードボン
ディングツール８ａや載置台２´ではなくて加圧アーム
１３´の一部に組み込まれている。本実施例では剪断受
感型（ビーム型）の歪みゲージ式変換器である共和電業
製の「LUB-100KB 」を用いているが、歪み検出手段が荷
重部に近接するような同様の構造を有していれば必ずし
も共和電業製の「LUB-100KB 」を用いる必要はない。

【００４２】上述したアウターリードボンディング装置
１´の動作をここでは配線基板４ａと、半導体チップ３
を接続したキャリアテープ５とのアウターリードボンデ
ィングを例に説明する。なおこの装置は液晶基板のアウ
ターリードボンディングにも用いることができる。

【００４３】まず、配線基板４ａと、半導体チップ３を
接続したキャリアテープ５とは実用化されている手段で
あらかじめＸ−Ｙ−θ駆動部２０ａ上に載置された載置
台２´に位置決めされており、さらにツール位置決めヘ
ッド３２´を移動しアウターリードボンディングツール
８ａを配線基板４ａの上方に位置決めする。

【００４４】次に制御手段９´からの指令でサーボモー
タ２３´を矢印３１´方向に回転すると、加圧アーム１
３´の先端が下降しアウターリードボンディングツール
８ａが下降する。この間のアウターリードボンディング
ツール８ａの位置は位置検出器２８´で検出され制御手
段９´にフィードバックされる。

【００４５】さらにアウターリードボンディングツール
８ａがボンディング面に達した事は歪み検出器２９´の
変化量で判断される。そして制御手段９で荷重検出値と
荷重目標値との差分を取り、定められた加圧プロファイ
ルに従ってサーボモータ２３´に電流を流す。また、そ
の荷重は歪み検出器２９´で検出され制御手段９にフィ
ードバックされる。

【００４６】具体的には図２の制御手段９´の内部にお
いて荷重検出値と荷重目標値との差分を取るのである
が、サーボモータ２３´内部の摩擦力やコイルの特性な
どの原因によりサーボモータ２３´の電流−トルク特性
が非線形となる。そのためこの差分があまりにも小さい
場合、荷重目標値にこの微小差分を加えたトルクを与え
るように指令を与えても荷重目標値でのボンディングが
できないという問題がある。要するに制御手段９からの
荷重指令値と実際のボンディング荷重との間に誤差が生
じることとなっていた。

【００４７】この現象を防ぐため、本発明の図２の制御
手段９’においては、あらかじめ設定してある荷重目標
値から歪み検出器２９’から得た荷重検出値を差し引く
とともにこれに比例ゲインＧ ₀ ’を掛けて、所定の指令
周期で積分を行うことで荷重指令値を得る。このように
して得られた荷重指令値をサーボモータ２３’に入力し
て制御を行う。これによって、サーボモータ２３’内部
の摩擦力等による誤差を打ち消すに足る荷重指令値を与
えることができるので、ボンディング荷重を正確に制御
することが可能となった。

【００４８】この方法を採ることにより、従来のように
荷重目標値を実験的に求める必要はなくなり、荷重検出
器の動作特性を知っておけば荷重検出器で検出される値
をそのまま荷重目標値として設定可能である。つまり、
比例ゲインＧ₀ ´を変化させるたびにサーボモータ２３
´に流す電流を変えて、荷重目標値を測定するといった
実験をあらかじめする必要がなくなる。

【００４９】さらに荷重検出値と荷重目標値との間のフ
ィードバックゲインの存在がないので演算過程が一つ省
略でき従来より高速で精度の高い制御方法を実現できる
のである。

【００５０】図３にこれらのインナーリードボンディン
グ装置１およびアウターリードボンディング装置１´の
ツール動作制御装置を示すとともに図４にこのツール動
作制御装置によって制御されたインナーリードボンディ
ング装置１およびアウターリードボンディング装置１´
のツール曲線動作を示す。このツール動作制御装置はＣ
ＰＵ３５、制御切り換え部３６、位置制御部３７、速度
制御部３８、荷重制御部３９、サーボドライバ４０、サ
ーボモータ４１、ボンディングツール８ｂ、位置検出器
４２、速度検出器４３、荷重検出器４４、ボンディング
面状態検出部４５で構成されている。

【００５１】サーボドライバ４０によって駆動されるサ
ーボモータ４１によって図４のようなツール曲線動作を
行うときには、まず制御切り換え部３６によって位置制
御部３７を動作させ、高速下降領域Ａでの位置検出器４
２で検出した位置の制御をする。そして制御切り換え部
３６は位置制御の処理中に速度の監視を行い速度検出器
４３で所定の速度を検出した時、速度制御部３８へ切り
換えを行う。この速度制御部３８によって低速下降領域
Ｂでの速度の制御が行われる。

【００５２】そして同時に制御切り換え部３６は速度制
御の処理中に荷重の監視を行う。荷重検出器４４でボン
ディングツール８ｂとバンプ４もしくは配線基板４ａと
が接するような所定の荷重を検出した時の荷重とボンデ
ィング面の位置はボンディング面状態検出部４５で記憶
しておく。そして速度制御部３８のサーボモータへの出
力電圧との差が無いようにボンディングツール８ｂとバ
ンプ４もしくは配線基板４ａとが接する時点の出力電圧
を初期値として、荷重制御部３９への切り換えを行い加
圧が開始する。

【００５３】その後荷重制御部３９による加圧処理領域
Ｃの動作が終了すると制御切り換え部３６がボンディン
グツール８ｂの停止を指令し、停止後再度、位置制御部
３７への切り換えを行い高速上昇領域Ｄの動作を行う。
このボンディング面状態検出部４５におけるボンディン
グツール８ｂとバンプ４もしくは配線基板４ａとが接す
るような所定の荷重を検出した時の荷重とボンディング
面の位置の記憶値から二回目以降のボンディングにおけ
るツールの低速下降量ｂ´がＣＰＵ３５により求まる。
低速下降量ｂ´が求まるとツール下降量ｃは常に一定で
あるので高速下降量ａも求めることができる。なお、一
回目のボンディングにおいて、高速下降量ａは、小さめ
に設定されている。

【００５４】なお、ボンディング面状態検出部４５を経
由する処理は一回目のボンディングのみであり、二回目
以降はボンディング面状態検出部４５を経由しない処理
をしてボンディングツール８ｂの反応性を高めている。

【００５５】これより一回目のボンディングで求めた低
速下降量ｂから二回目以降の最適な低速下降量ｂ´を調
節して設定することで、高速下降量ａ´も求めることが
できる。この高速下降量ａ´を大きく取ることで一回目
のタクトタイムＥよりも二回目のタクトタイムＦを大幅
に短くすることが可能となる。

【００５６】ここで低速下降領域Ｂでの速度が大きいと
きには慣性力のため誤って荷重検出器４４でボンディン
グツール８ｂとバンプ４もしくは配線基板４ａとが接す
るような所定の荷重を検出してしまう。このようなこと
を防ぐために低速下降領域Ｂでの速度が大きいときにも
ボンディングツール８ｂとバンプ４もしくは配線基板４
ａとが接するような所定の荷重のレベルをＣＰＵ３５で
自動的に設定する。

【００５７】以上のように制御切り換え部３６が各制御
部の切り換えを連続的に滞り無く行うことができるよう
にＣＰＵ３５で監視している。このような構造にする
と、安定したツール曲線動作を行うことができ、ボンデ
ィングの信頼性を高めることができる。

【００５８】第一の実施例および第二の実施例における
実際の制御切り換え処理のフローチャートを図５に、制
御切り換え処理とボンディングツール８ｂの先端の位
置、速度、荷重との関係を図６に示す。

【００５９】図５においては、ソフトウエア上でフラグ
ｆを設定し、このｆの値の変化で各制御部分の切り換え
を行うことを示している。ｆ＝１・２の場合はボンディ
ングツール８ｂの高速下降を位置制御部３７で行い（高
速下降領域Ａ）、ｆ＝３の場合はボンディングツール８
ｂの等速下降を速度制御部３８で行い（低速下降領域
Ｂ）、ｆ＝４の場合はボンディングツール８ｂの加圧を
荷重制御部３９で行う（加圧処理領域Ｃ）。ｆ＝５の場
合にはサーボモータ２３・２３´に電流を流すのを止め
て、ボンディングツール８ｂの加圧をやめる。このよう
にするのはボンディング装置の内部機構の荷重による歪
みを取り除くためである。そして一旦ボンディングツー
ル８ｂを固定してｆ＝０でボンディングツール８ｂを高
速上昇させる（高速上昇領域Ｄ）。

【００６０】これらの上述したそれぞれの動作領域での
ボンディングツール８ｂの先端の位置、速度、荷重とフ
ラグｆの値の関係は図６に示すとうりである。図５のフ
ローチャートにおいてはフラグｆは図６に示す動作状態
の判別のみに用いられる。判別のみに用いられるのであ
って、一連のアルゴリズムのなかで一回のループが終了
する度にｆ＝１の処理から行うわけではない。

【００６１】なお、上記ではインナーリードボンディン
グ装置およびアウターリードボンディング装置を例にし
たが、この他にもフェースダウンボンディング装置など
の加圧動作を必要とする半導体製造装置にも応用が可能
である。

【００６２】また、位置検出器２８・２８´はサーボモ
ータ２３・２３´内に設けること無く、ツール保持部内
にリニアエンコーダを設けても良い。更に回転軸を持つ
モータでなくリニアモータを使用しても良い。

【００６３】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明のボンデ
ィング装置を用いることにより、高い応答性で微細な位
置決めやボンディングの際の加圧力を制御することが可
能となり、高速に半導体装置を製造することを可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボンディング装置をインナーリードボ
ンディングに応用した実施例の概略構成図。

【図２】本発明のボンディング装置をアウターリードボ
ンディングに応用した実施例の概略構成図。

【図３】本発明のツール動作制御装置のブロック図。

【図４】本発明のボンディング装置によるツール曲線動
作。

【図５】本発明の制御切り換え処理のフローチャート。

【図６】制御切り換え処理とツール先端の位置、速度、
荷重との関係。

【図７】インナーリードボンディングを示す概略構成
図。

【図８】実公平4-45243 号公報のディジタル加圧式テー
プボンディング装置のテープ加圧手段の概略構成図。

【図９】特願平3-271315号明細書のインナーリードボン
ディング装置の概略構成図。

【符号の説明】

１・１ａ・１ｂ・１ｃ…インナーリードボンディング装
置 １´…アウターリードボンディング装置 ２・２´…載置台 ３…半導体チップ ４…（電極用）バンプ ４ａ…配線基板 ５…キャリアテープ ６…インナーリード ７…下端面 ８…インナーリードボンディングツール ８ａ…アウターリードボンディングツール ８ｂ…ボンディングツール ９・９´…制御手段 ９ａ…記憶部 ９ｂ…ＣＰＵ ９ｃ…入出力インターフェース ９ｄ……Ｄ／Ａ変換部 ９ｅ…出力コード ９ｆ…入力コード ９ｇ…Ａ／Ｄ変換部 １０…エアソース １１…電空レギュレータ １２…エアシリンダ １３・１３´…加圧アーム １４…エアパイプ １５…ロードセル １６…動歪アンプ １７…ボンディング部材 １８・１８´…ツール保持部 １９・１９´・１９ａ…引っ張りばね ２０…Ｘ−Ｙ駆動部 ２０ａ…Ｘ−Ｙ−θ駆動部 ２１…基台 ２２…押圧棒 ２３・２３´…サーボモータ ２３ａ…出力軸 ２４…ブラケット ２５…ボールねじ機構 ２６…ナット ２７…ねじ軸 ２８・２８´…位置検出器 ２９・２９´…歪み検出器 ３０…リニアエンコーダ ３１・３１´…矢印 ３２・３２´…ツール位置決めヘッド ３３…加圧ヘッド部 ３４…支持板 ３５…ＣＰＵ ３６…制御切り換え部 ３７…位置制御部 ３８…速度制御部 ３９…荷重制御部 ４０…サーボドライバ ４１…サーボモータ ４２…位置検出器 ４３…速度検出器 ４４…荷重検出器 ４５…ボンディング面状態検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−72644（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21529（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−109840（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−165637（ＪＰ，Ａ) 実公 平４−45243（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60 311 H01L 21/603 - 21/607

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボンディングツールと、 このボンディングツールに圧力を加える加圧ヘッド部
   と、 前記ボンディングツールが前記加圧ヘッド部による加圧
   に応じて昇降可能に設けられているとともに前記ボンデ
   ィングツールを前記加圧ヘッド部に対してＸ−Ｙ方向に
   駆動可能とするツール位置決めヘッドと、 を具備することを特徴とするボンディング装置。
2. 【請求項２】 ボンディングツールと、 このボンディングツールに圧力を加えるとともに、ボン
   ディングツールに加えられる荷重を検出する荷重検出部
   を有する加圧ヘッド部と、 前記ボンディングツールが前記加圧ヘッド部による加圧
   に応じて昇降可能に設けられているとともに前記ボンデ
   ィングツールを前記加圧ヘッド部に対してＸ−Ｙ方向に
   駆動可能とするツール位置決めヘッドと、 を具備することを特徴とするボンディング装置。
3. 【請求項３】 ボンディングツールと、 このボンディングツールに圧力を加えるとともに、ボン
   ディングツールに加えられる荷重を検出するビーム型ロ
   ードセルを有する加圧ヘッド部と、 前記ボンディングツールが前記加圧ヘッド部による加圧
   に応じて昇降可能に設けられ、前記ボンディングツール
   を前記加圧ヘッド部に対してＸ−Ｙ方向に駆動可能とす
   るツール位置決めヘッドと、 を具備することを特徴とするボンディング装置。
4. 【請求項４】 ボンディング面に対してボンディングツ
   ールにより圧力を加えてボンディングを行うボンディン
   グ工程を有する半導体装置の製造方法であって、 前記ボンディング工程は、 前記ボンディングツールを保持するツール位置決めヘッ
   ドによって、前記ボンディングツールを前記ボンディン
   グ面に対してＸ−Ｙ方向に位置決めする工程と、 前記位置決めされたボンディングツールを、前記ツール
   位置決めヘッドによっ て前記Ｘ−Ｙ方向に駆動されない
   加圧ヘッド部によって加圧して降下させる工程と、 前記ボンディングツールが前記ボンディング面に当接し
   た際、所定の加圧プロファイルに従って前記ボンディン
   グツールに圧力が加えられるよう、前記加圧ヘッド部が
   有する荷重検出手段によって前記ボンディングツールに
   加えられている荷重を検出してフィードバック制御しな
   がら加圧を行う工程と、を有する工程であることを特徴
   とするボンディング部を有する装置の製造方法。