JP3483443B2 - Air cylinder and bonding head unit having the same - Google Patents

Air cylinder and bonding head unit having the same

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JP3483443B2
JP3483443B2 JP33640697A JP33640697A JP3483443B2 JP 3483443 B2 JP3483443 B2 JP 3483443B2 JP 33640697 A JP33640697 A JP 33640697A JP 33640697 A JP33640697 A JP 33640697A JP 3483443 B2 JP3483443 B2 JP 3483443B2
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健一 武藤
覚 井内
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真浩 杉田
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体チップ
を基板等の上にボンディングする際に、ボンディング圧
力を付与するエアシリンダおよびこれを備えたボンディ
ングヘッドユニットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to an air cylinder for applying a bonding pressure when a semiconductor chip is bonded onto a substrate or the like, and a bonding head unit including the air cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のエアシリンダを備えたボ
ンディングヘッドユニットとして、特開平9−1296
87号公報に記載されたものが知られている。このボン
ディングヘッドユニットでは、コレットを有するボンデ
ィングヘッドの上側に正逆回転自在に設けたヘッドホル
ダが配設され、ヘッドホルダの上側には、これを貫通し
てヘッドからロッドが延びている。また、このロッドに
は、ロードセルを介してエアシリンダが当接している。
ボンディングヘッドユニットが下降し、ボンディングヘ
ッドのコレットが、吸着した半導体チップを基板に押し
付けると、その押圧力をロードセルが検出し、これが所
定圧力に達したところでエアシリンダの作動エアーを抜
いて、半導体チップのボンディングが為される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a bonding head unit equipped with this type of air cylinder, Japanese Patent Laid-Open No. 9-1296 has been proposed.
The one described in Japanese Patent No. 87 is known. In this bonding head unit, a head holder is provided on the upper side of a bonding head having a collet so as to be able to rotate in the forward and reverse directions, and a rod extends from the head through the head holder on the upper side of the head holder. An air cylinder is in contact with this rod via a load cell.
When the bonding head unit descends and the collet of the bonding head presses the adsorbed semiconductor chip onto the substrate, the load cell detects the pressing force, and when this reaches a predetermined pressure, the operating air of the air cylinder is released and the semiconductor chip Is bonded.

【0003】この場合、エアシリンダは、シリンダ本体
に第1のピストンが摺動自在に取り付けられると共に、
第1のピストンのロッド部の先端に形成したシリンダ孔
に第2のピストンが摺動自在に取り付けられ、この第2
のピストンの先端にロードセルが装着されている。ま
た、シリンダ本体には、第1のピストンに作動エアーを
供給する第1の供給ポートが形成され、ロッド部のシリ
ンダ孔には、第2のピストンに作動エアーを供給する第
2の供給ポートが形成されている。第1のピストンはボ
ア径が大きく、第2のピストンはボア径が小さく形成さ
れており、ボンディング圧の大きな半導体チップには、
第1のピストンを用いてボンディングが行われ、ボンデ
ィング圧の小さな半導体チップには、第2のピストンを
用いてボンディングが行われるようになっている。
In this case, in the air cylinder, the first piston is slidably attached to the cylinder body, and
A second piston is slidably mounted in a cylinder hole formed at the tip of the rod portion of the first piston.
A load cell is attached to the tip of the piston. A first supply port for supplying working air to the first piston is formed in the cylinder body, and a second supply port for supplying working air to the second piston is formed in the cylinder hole of the rod portion. Has been formed. The first piston has a large bore diameter and the second piston has a small bore diameter. For a semiconductor chip with a large bonding pressure,
Bonding is performed using the first piston, and bonding is performed using the second piston for semiconductor chips having a low bonding pressure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のエア
シリンダでは、ボンディング圧の大小異なる半導体チッ
プに対し、第1のピストンと第2のピストンとを適宜、
使い分けることができる。しかし、いずれのピストンも
シリンダ本体或いはシリンダ孔から摺動抵抗を受けるた
め、加圧エアーの圧力値が変動しやすく、ボンディング
圧にばらつきが生じ易い問題があった。特に、多ピン
(フリップチップ)の半導体チップでは、ボンディング
不良がが生じ易くなる。また、第1のピストンのロッド
部に第2のピストンが作り込まれているため、圧力の小
さい第2のピストンを使用する時は、第1のピストンを
固定の状態にしておく必要があり、第1のピストン側を
複動シリンダとする必要があり、回路構成を含め構造が
複雑になる問題があった。
In such a conventional air cylinder, the first piston and the second piston are appropriately provided for semiconductor chips having different bonding pressures.
Can be used properly. However, since any piston receives sliding resistance from the cylinder body or the cylinder hole, there is a problem that the pressure value of the pressurized air tends to fluctuate and the bonding pressure tends to vary. In particular, in a multi-pin (flip chip) semiconductor chip, defective bonding is likely to occur. In addition, since the second piston is formed in the rod portion of the first piston, when using the second piston having a low pressure, it is necessary to keep the first piston in a fixed state. Since it is necessary to use the double-acting cylinder on the first piston side, there is a problem that the structure including the circuit configuration becomes complicated.

【0005】本発明は、簡単な構造で、大小圧力幅のあ
る各種の加圧対象物に対し、適切かつ安定な加圧力を付
与することができるエアシリンダおよびこれを備えたボ
ンディングヘッドユニットを提供することをその目的と
している。
The present invention provides an air cylinder which has a simple structure and is capable of applying appropriate and stable pressure to various pressure objects having large and small pressure ranges, and a bonding head unit including the air cylinder. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のエアシリンダ
は、シリンダ本体と、シリンダ本体に進退自在に収容さ
れたピストンと、ピストンをシリンダ本体内において進
退自在に支持する複数のエアベアリングとを備え、ピス
トンの胴部に、ピストンのピストンヘッドと受圧面積の
異なる1以上の受圧部を形成し、ピストンヘッドおよび
1以上の受圧部を、複数のエアベアリングでそれぞれ仕
切ってピストンヘッドの部分を含め複数の受圧室を構成
し、複数の受圧室に、作動エアーを選択的に供給可能に
構成し、作動エアーの複数の受圧室への供給切換によっ
て加圧力となる異なる推力を発生させることを特徴とす
る。
An air cylinder according to the present invention comprises a cylinder body, a piston housed in the cylinder body so that the cylinder can move forward and backward, and a plurality of air bearings that support the piston in the cylinder body so that the piston can move forward and backward. , One or more pressure receiving parts having different pressure receiving areas from the piston head of the piston are formed in the body part of the piston, and the piston head and the one or more pressure receiving parts are partitioned by a plurality of air bearings to form a plurality of parts including the piston head part. The pressure receiving chamber is configured so that working air can be selectively supplied to multiple pressure receiving chambers.
Configuration, and by switching the supply of working air to multiple pressure receiving chambers.
It is characterized in that different thrusts that generate a pressing force are generated .

【0007】 この構成によれば、ピストンヘッドの部
分に構成される受圧室に作動エアーを供給すれば、ピス
トンヘッドの受圧面積に対応する加圧力が得られ、受圧
部に構成される受圧室に作動エアーを強すれば、受圧部
の受圧面積に対応する加圧力が得られる。このため、ピ
ストンヘッドの受圧面積と受圧部の受圧面積とが異なる
ことで、また受圧部同士の受圧面積が異なることで、
なる推力が発生し異なる範囲の加圧力を得ることができ
る。したがって、加圧対象物に合わせて、加圧力を選択
することができる。一方、ピストンを、エアベアリング
を介して進退させるようにしているため、摺動抵抗をほ
ぼゼロとすることができ、摺動抵抗による加圧力の変動
を解消することができる。
According to this configuration, when the working air is supplied to the pressure receiving chamber formed in the piston head portion, a pressure corresponding to the pressure receiving area of the piston head is obtained, and the pressure receiving chamber formed in the pressure receiving portion is provided. If the working air is strengthened, a pressure force corresponding to the pressure receiving area of the pressure receiving portion can be obtained. Therefore, by the pressure receiving area of the pressure receiving area and the pressure receiving portion of the piston head are different, also by the pressure receiving area between the pressure receiving portion is different, different
Then, the thrust force is generated, and the pressing force in different ranges can be obtained. Therefore, the pressing force can be selected according to the object to be pressed. On the other hand, since the piston is moved back and forth through the air bearing, the sliding resistance can be made almost zero, and the fluctuation of the pressing force due to the sliding resistance can be eliminated.

【0008】この場合、受圧部は、ピストンの胴部に環
状に形成した段部により構成されていることが、好まし
い。
In this case, it is preferable that the pressure receiving portion is constituted by a step portion formed in an annular shape on the body portion of the piston.

【0009】この構成によれば、旋盤等により、ピスト
ンの胴部に受圧部を簡単に形成することができる。
According to this structure, the pressure receiving portion can be easily formed on the body portion of the piston by a lathe or the like.

【0010】また、本発明のボンディングヘッドユニッ
トは、請求項1または2に記載のエアシリンダを、ボン
ディングヘッドの上側に備えたことを特徴とする。
The bonding head unit of the present invention is characterized in that the air cylinder according to claim 1 or 2 is provided above the bonding head.

【0011】この構成によれば、エアシリンダの受圧室
を使い分けることにより、ボンディング圧の異なる各種
半導体チップのボンディングを、精度良くかつ安定して
行うことができる。
According to this structure, by properly using the pressure receiving chamber of the air cylinder, various semiconductor chips having different bonding pressures can be bonded accurately and stably.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の一実施形態に係るエアシリンダおよびこれを備えた
ボンディングヘッドユニット(以下、「ヘッドユニッ
ト」という。)を、ダイボンダに適用した場合について
説明する。図1はダイボンダの主要部の側面図であり、
同図に示すように、ダイボンダ1は、機台2に支持され
た昇降装置3と、昇降装置3により昇降されると共に、
ユニット本体5と2個のボンディングヘッド6,6とか
ら成るヘッドユニット4と、2個のボンディングヘッド
6,6を、ユニット本体5に係合させる係合位置と半導
体チップCを吸着する吸着位置との間で旋回搬送するヘ
ッド搬送装置7とで構成されている。ダイボンダ1に半
導体チップCが供給されると、吸着位置に旋回したボン
ディングヘッド6がこの半導体チップCを吸着する。続
いて、ボンディングヘッド6はヘッド搬送装置7により
係合位置に搬送され、ユニット本体5に係合する。ここ
で、昇降装置3が駆動し、ヘッドユニット4を下降させ
て、吸着した半導体チップCを基板B上にボンディング
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An air cylinder according to an embodiment of the present invention and a bonding head unit (hereinafter referred to as "head unit") including the same are applied to a die bonder with reference to the accompanying drawings. The case will be described. Figure 1 is a side view of the main parts of the die bonder.
As shown in the figure, the die bonder 1 is lifted and lowered by the lifting device 3 supported by the machine base 2, and
A head unit 4 including a unit body 5 and two bonding heads 6 and 6, an engagement position at which the two bonding heads 6 and 6 are engaged with the unit body 5, and a suction position at which the semiconductor chip C is sucked. And a head transport device 7 that swivels between them. When the semiconductor chip C is supplied to the die bonder 1, the bonding head 6 pivoted to the suction position sucks the semiconductor chip C. Subsequently, the bonding head 6 is transported to the engagement position by the head transport device 7 and engages with the unit body 5. Here, the elevating device 3 is driven to lower the head unit 4 to bond the adsorbed semiconductor chip C onto the substrate B.

【0013】昇降装置3は、機台2に固定された昇降モ
ータ11と、カップリング12を介して昇降モータ11
に回転自在に取り付けられたボールねじ13とで構成さ
れている。ボールねじ13は、後述するヘッドユニット
4の雌ねじ部材21に螺合しており、昇降モータ11が
正逆回転することにより、ボールねじ13および雌ねじ
部材21を介して、ヘッドユニット4がボンディングの
ために昇降する。
The lifting device 3 includes a lifting motor 11 fixed to the machine base 2 and a lifting motor 11 via a coupling 12.
And a ball screw 13 rotatably attached to the. The ball screw 13 is screwed into a female screw member 21 of the head unit 4 to be described later, and the forward / reverse rotation of the lifting motor 11 causes the head unit 4 to bond through the ball screw 13 and the female screw member 21. Go up and down.

【0014】ヘッドユニット4のユニット本体5は、係
合位置におけるボンディングヘッド6と係合する係合爪
15と、下端をボンディングヘッド6の上端に突き当て
るように配設した伝達ロッド16と、下端部に係合爪1
5を保持すると共に、伝達ロッド16を上下方向に摺動
自在に支持する支持アーム17と、伝達ロッド16の上
端に当接したロードセル18と、ロードセル18を保持
すると共にロードセル18の上側に配設したエアシリン
ダ19と、下部でエアシリンダ19および支持アーム1
7を支持すると共に、上部で上記の雌ねじ部材21を支
持する枠部材20とで、構成されている。
The unit body 5 of the head unit 4 includes an engaging claw 15 that engages with the bonding head 6 at the engaging position, a transmission rod 16 arranged so that its lower end abuts against the upper end of the bonding head 6, and a lower end. Part to engage claw 1
5, a support arm 17 that supports the transmission rod 16 slidably in the vertical direction, a load cell 18 that abuts on the upper end of the transmission rod 16, and a load cell 18 that holds the load cell 18 and is disposed above the load cell 18. Air cylinder 19 and the air cylinder 19 and support arm 1 at the bottom
7 and a frame member 20 that supports the female screw member 21 at the upper portion.

【0015】枠部材20および支持アーム17は、機台
2に固定した主ガイドレール22に摺動自在に係合して
おり、昇降モータ11の回転により主ガイドレール22
に案内されて昇降する。主ガイドレール22の下部には
ストッパプレート23が固定され、ストッパプレート2
3の先端は、ホーム位置まで上昇した係合爪15に当接
するようになっている。係合爪15は、図示反時計廻り
に付勢された状態で、支持アーム17に回動自在に取り
付けられており、その先端にボンディングヘッド6の上
端部に形成した突当て部を掛け止めしている。
The frame member 20 and the support arm 17 are slidably engaged with a main guide rail 22 fixed to the machine base 2, and the main guide rail 22 is rotated by the rotation of the lifting motor 11.
It is guided by and goes up and down. A stopper plate 23 is fixed to the lower part of the main guide rail 22, and the stopper plate 2
The tip of 3 comes into contact with the engaging claw 15 that has been raised to the home position. The engagement claw 15 is rotatably attached to the support arm 17 in a state of being urged counterclockwise in the drawing, and the abutment portion formed on the upper end portion of the bonding head 6 is hooked on the tip thereof. ing.

【0016】より具体的には、ボンディングヘッド6の
突当て部24は、その上側に臨む伝達ロッド16と下側
に臨む係合爪15とにより挟持され、この状態で昇降す
る。また、その昇降動作において、ユニット本体5がホ
ーム位置まで上昇すると、係合爪15がストッパプレー
ト23に突き当たり、さらにユニット本体5が上昇端位
置まで上昇する過程で、係合爪15が回動して、ボンデ
ィングヘッド6を置き去るようにその突当て部24との
掛止め状態を解くようになっている。
More specifically, the abutting portion 24 of the bonding head 6 is sandwiched by the transmission rod 16 facing the upper side and the engaging claw 15 facing the lower side, and moves up and down in this state. When the unit main body 5 rises to the home position in the up-and-down operation, the engaging claw 15 hits the stopper plate 23, and the engaging claw 15 rotates in the process of further raising the unit main body 5 to the rising end position. The bonding state with the abutting portion 24 is released so that the bonding head 6 is left behind.

【0017】伝達ロッド16は、ロードセル18を介し
てボンディングヘッド6とエアシリンダ19を連結する
ものであり、ボンディングヘッド6が半導体チップCを
ボンディングする際に受ける反力を、ロードセル18を
介してエアシリンダ19に伝達する。すなわち、エアシ
リンダ19は、ボンディングヘッド6にボンディング圧
を付与するものであり、その圧力を付与する際に、ロー
ドセル18はボンディング圧を検出する。ヘッドユニッ
ト4が下降してボンディング動作に移ると、エアシリン
ダ19により、ボンディングヘッド6にボンディング圧
が付与される。ここで、ロードセル18が所定のボンデ
ィング圧を検出すると、図外のコントローラおよび空圧
回路を介して、エアシリンダ19の作動エアーが抜かれ
(圧力降下)ると共に、ボンディングヘッド6が上昇動
作に移行する。
The transmission rod 16 connects the bonding head 6 and the air cylinder 19 via the load cell 18, and the reaction force received when the bonding head 6 bonds the semiconductor chip C is transferred to the air via the load cell 18. It is transmitted to the cylinder 19. That is, the air cylinder 19 applies a bonding pressure to the bonding head 6, and the load cell 18 detects the bonding pressure when applying the pressure. When the head unit 4 descends and moves to the bonding operation, the air cylinder 19 applies a bonding pressure to the bonding head 6. Here, when the load cell 18 detects a predetermined bonding pressure, the working air of the air cylinder 19 is evacuated (pressure drop) and the bonding head 6 shifts to an ascending operation via a controller and a pneumatic circuit (not shown). .

【0018】ヘッド搬送装置7は、2つのボンディング
ヘッド6,6を180度点対称位置に支持するヘッドホ
ルダ31と、ヘッドホルダ31を回転自在に支持する支
持テーブル32と、ベルト33を介してヘッドホルダ3
1を回転させる搬送モータ(図示省略)とを、有してい
る。ヘッドホルダ31は、上下に重ねて配設した一対の
軸受34,34を介して、機台2に固定した支持テーブ
ル32に回転自在に支持されている。そして、搬送モー
タが正逆回転することにより、ベルト33を介してヘッ
ドホルダ31が、角度180度、往復回転する。これに
より、吸着位置で半導体チップCを吸着した一方のボン
ディングヘッド6は、回転(公転)して係合位置に搬送
され、またボンディングを完了して係合位置にある他方
のボンディングヘッド6は、回転(公転)して吸着位置
に搬送される。
The head transfer device 7 includes a head holder 31 for supporting the two bonding heads 6 and 6 in a 180-degree point-symmetrical position, a support table 32 for rotatably supporting the head holder 31, and a head via a belt 33. Holder 3
1 and a conveyance motor (not shown) for rotating 1. The head holder 31 is rotatably supported by a support table 32 fixed to the machine base 2 via a pair of bearings 34, 34 that are arranged one above the other. Then, by the forward / reverse rotation of the transport motor, the head holder 31 reciprocally rotates through the belt 33 at an angle of 180 degrees. As a result, one bonding head 6 that has sucked the semiconductor chip C at the suction position is rotated (revolved) and conveyed to the engagement position, and the other bonding head 6 that has completed the bonding and is at the engagement position is It is rotated (revolved) and conveyed to the suction position.

【0019】支持テーブル32の下部周面には、断面
「コ」字状の環状ガイド溝35が形成されており、各ボ
ンディングヘッド6は、ローラ25を介してこの環状ガ
イド溝35に案内されて回転(公転)する。また、環状
ガイド溝35における係合位置側の部位は、下側の部材
が切り欠かれており、ボンディングヘッド6は、この部
分から離脱して下降する。すなわち、ボンディングヘッ
ド6が吸着位置から係合位置に移動するときには、ユニ
ット本体5は上昇端位置にあり、係合爪15とボンディ
ングヘッド6との係合状態は解かれている。ヘッド搬送
装置7が駆動すると、一対のボンディングヘッド6,6
は環状ガイド溝35に案内されて、同時に回転(公転)
する。この両ボンディングヘッド6,6の旋回搬送が完
了すると、ユニット本体5は上昇端位置から下降を開始
し、ホーム位置を通過したところでボンディングヘッド
6を挟持し、さらにボンディングのために下降する。な
お、図中の符号36は、ボンディングヘッド6の下降を
案内する副ガイドレールであり、符号26は、半導体チ
ップCを吸着するためにボンディングヘッド6の下端に
装着したコレットである。
An annular guide groove 35 having a U-shaped cross section is formed on the lower peripheral surface of the support table 32, and each bonding head 6 is guided by the annular guide groove 35 via a roller 25. Rotate (revolve). Further, a lower member is cut out at a portion on the engagement position side of the annular guide groove 35, and the bonding head 6 is separated from this portion and descends. That is, when the bonding head 6 moves from the suction position to the engagement position, the unit body 5 is at the rising end position, and the engagement state between the engagement claw 15 and the bonding head 6 is released. When the head transport device 7 is driven, a pair of bonding heads 6, 6
Are guided by the annular guide groove 35 and rotate at the same time (revolution)
To do. When the swivel conveyance of the bonding heads 6 and 6 is completed, the unit main body 5 starts descending from the rising end position, holds the bonding head 6 when passing the home position, and further descends for bonding. Reference numeral 36 in the drawing is a sub-guide rail that guides the lowering of the bonding head 6, and reference numeral 26 is a collet attached to the lower end of the bonding head 6 to adsorb the semiconductor chip C.

【0020】ここで、図2を参照して、本実施形態の特
徴部分であるエアシリンダ19について詳細に説明す
る。同図に示すように、このエアシリンダ19は、シリ
ンダ本体41とピストン42とを備え、ピストン42
は、シリンダ本体41内において、第1エアベアリング
43および第2エアベアリング44により、進退自在に
支持されている。また、ピストン42の下端にはロード
セル18が取り付けられている。ピストン42の上部に
は幅広の環状溝45が形成され、この部分に第1エアベ
アリング43が対峙すると共に、下側の段部46にピス
トンヘッド47より受圧面積の小さい受圧部が構成され
ている。
Here, the air cylinder 19 which is a characteristic part of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. As shown in the figure, the air cylinder 19 includes a cylinder body 41 and a piston 42.
Is supported in the cylinder body 41 by a first air bearing 43 and a second air bearing 44 so as to be movable back and forth. The load cell 18 is attached to the lower end of the piston 42. A wide annular groove 45 is formed in the upper portion of the piston 42, the first air bearing 43 faces this portion, and a pressure receiving portion having a pressure receiving area smaller than that of the piston head 47 is formed in the lower step portion 46. .

【0021】すなわち、第1エアベアリング43はピス
トン42の環状溝45に対峙し、且つ第2エアベアリン
グ44はピストン42の胴部48に対峙しており、この
第1、第2両エアベアリング43,44により、ピスト
ンヘッド47を受圧部とする第1受圧室50と、上記の
段部46を受圧部とする第2受圧室51が構成されてい
る。これに対応して、シリンダ本体41には、第1受圧
室50に作動エアーを供給する第1供給ポート52と、
第2受圧室51に作動エアーを供給する第2供給ポート
53と、これら両供給ポート52,53に対応する排気
ポート54とが、形成されている。また、シリンダ本体
41には、第1エアベアリング43に吐出エアーを供給
する第1加圧ポート55と、第2エアベアリング44に
吐出エアーを供給する第2加圧ポート56とが、形成さ
れている。
That is, the first air bearing 43 is opposed to the annular groove 45 of the piston 42, and the second air bearing 44 is opposed to the body portion 48 of the piston 42. , 44 form a first pressure receiving chamber 50 having the piston head 47 as a pressure receiving portion and a second pressure receiving chamber 51 having the stepped portion 46 as a pressure receiving portion. In response to this, the cylinder body 41 has a first supply port 52 for supplying working air to the first pressure receiving chamber 50,
A second supply port 53 for supplying operating air to the second pressure receiving chamber 51 and an exhaust port 54 corresponding to these two supply ports 52, 53 are formed. Further, the cylinder body 41 is formed with a first pressure port 55 for supplying discharge air to the first air bearing 43 and a second pressure port 56 for supplying discharge air to the second air bearing 44. There is.

【0022】このような構成では、第1、第2両加圧ポ
ート55,56を介して、第1エアベアリング43およ
び第2エアベアリング44に吐出エアーを供給すること
で、ピストン42が、シリンダ本体41内に浮いた状態
になり、摺動抵抗を伴わない進退動が可能になる。そし
て、この状態で第1供給ポート52を介して、第1受圧
室50に作動エアーを供給すると、ピストンヘッド47
の受圧面積に対応する大きな推力が発生する。また、バ
ルブ切換により、第2供給ポート53を介して、第2受
圧室51に作動エアーを供給すると、段部46の受圧面
積に対応する小さな推力が発生する。
In such a configuration, the discharge air is supplied to the first air bearing 43 and the second air bearing 44 via both the first and second pressurizing ports 55 and 56, so that the piston 42 moves to the cylinder. It floats in the main body 41 and can be moved back and forth without any sliding resistance. Then, in this state, when the working air is supplied to the first pressure receiving chamber 50 via the first supply port 52, the piston head 47
A large thrust corresponding to the pressure receiving area of is generated. Further, when the working air is supplied to the second pressure receiving chamber 51 through the second supply port 53 by switching the valve, a small thrust corresponding to the pressure receiving area of the step portion 46 is generated.

【0023】すなわち、上記の推力が、半導体チップC
をボンディングする際の加圧力となり、各種半導体チッ
プCのうち、ボンディング圧の比較的大きなヘビーボン
ディングのときには、第1受圧室50を用いてボンディ
ングが行われ、ボンディング圧の比較的小さなソフトボ
ンディングのときには、第2受圧室51を用いてボンデ
ィングが行われる。より具体的には、ボンディングヘッ
ド6の下降に伴って上昇する、基板Bの反力としてのボ
ンディング圧を、ピストンロッド49に取り付けたロー
ドセル18により検出し、このボンディング圧が、半導
体チップCの種別毎の所定の圧力になったところで、作
動エアーを抜いて、ボンディングを完了する。
That is, the above thrust is applied to the semiconductor chip C.
Of the various semiconductor chips C, the bonding is performed using the first pressure receiving chamber 50 in the heavy bonding with a relatively large bonding pressure, and the soft bonding with a relatively small bonding pressure is performed. Bonding is performed using the second pressure receiving chamber 51. More specifically, the bonding pressure as the reaction force of the substrate B, which rises as the bonding head 6 descends, is detected by the load cell 18 attached to the piston rod 49, and this bonding pressure is the type of the semiconductor chip C. When the predetermined pressure is reached for each, the working air is released to complete the bonding.

【0024】以上のように、本実施形態のエアシリンダ
19によれば、ピストンストロークを同一とする大小2
種類のボンディング圧を得ることができる。すなわち、
第1受圧室50を用いることにより、大きなボンディン
グ圧を得ることができると共に、第2受圧室51を用い
ることにより、小さく且つより細密なボンディング圧を
得ることができる。また、第1、第2エアベアリング4
3,44を用いることで、ピストン42の摺動抵抗によ
るボンディング圧の圧力変動を防止することができる。
したがって、各種の半導体チップCに、より適切なボン
ディング圧を精度よく且つ安定に付与することができ、
ボンディング不良の頻度を低減することができる。
As described above, according to the air cylinder 19 of the present embodiment, the size of the piston 2 is the same.
Different types of bonding pressure can be obtained. That is,
A large bonding pressure can be obtained by using the first pressure receiving chamber 50, and a small and fine bonding pressure can be obtained by using the second pressure receiving chamber 51. In addition, the first and second air bearings 4
By using 3, 44, it is possible to prevent pressure fluctuation of the bonding pressure due to the sliding resistance of the piston 42.
Therefore, more appropriate bonding pressure can be accurately and stably applied to various semiconductor chips C,
The frequency of defective bonding can be reduced.

【0025】なお、本実施形態のエアシリンダでは、受
圧室を2室構成するようにしているが、適宜ピストンに
段部を形成し、これらをエアベアリングで仕切ること
で、3室以上の受圧室を構成することも可能である。ま
た、このエアシリンダは、半導体チップのボンディング
以外にも適用できることは、いうまでもない。
In the air cylinder of this embodiment, two pressure receiving chambers are formed. However, by forming a step portion in the piston and partitioning these with air bearings, there are three or more pressure receiving chambers. Can also be configured. Needless to say, this air cylinder can be applied to other than bonding semiconductor chips.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明のエアシリンダによ
れば、ピストンをエアシリンダで進退自在に支持すると
共に、エアシリンダ自体に複数の受圧室を構成し、作動
エアーの複数の受圧室への供給切換によって加圧力とな
る異なる推力を発生させるようにしているので、簡単な
構造で、大小圧力幅のある各種の加圧対象物に対し、適
切かつ安定な加圧力を付与することができる。また、受
圧部は、前記ピストンの胴部に環状に形成した段部によ
り構成されているので、旋盤等により、ピストンの胴部
に受圧部を簡単に形成することができる。また、このエ
アシリンダをボンディングヘッドユニットに適用すれ
ば、ボンディング圧力を広い範囲で且つ精度良く付与す
ることができ、ボンディング不良を抑制して、信頼性の
高いユニットを構成することができる。
According to the air cylinder of the present invention as described above, according to the present invention, as well as movably supporting the piston in the air cylinder, constitute plural pressure receiving chamber to the air cylinder itself, operated
Pressure is not applied by switching the supply of air to multiple pressure receiving chambers.
Since different thrusts are generated , an appropriate and stable pressing force can be applied to various types of pressurized objects having large and small pressure ranges with a simple structure. In addition,
The pressure part is a stepped part formed in an annular shape on the body part of the piston.
Since it is configured with a lathe, the body of the piston can be
The pressure receiving portion can be easily formed. Further, if this air cylinder is applied to a bonding head unit, it is possible to apply a bonding pressure in a wide range with high accuracy, suppress a bonding failure, and form a highly reliable unit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係るエアシリンダおよび
ボンディングヘッドユニットを備えたダイボンダの側面
図である。
FIG. 1 is a side view of a die bonder including an air cylinder and a bonding head unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施形態に係るエアシリンダの裁断側面図であ
る。
FIG. 2 is a cut side view of the air cylinder according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ダイボンダ 4 ヘッドユニット 5 ユニット本体 6 ボンディングヘッド 19 エアシリンダ 41 シリンダ本体 42 ピストン 43 第1エアベアリング 44 第2エアベアリング 45 環状溝 46 段部 47 ピストンヘッド 48 胴部 50 第1受圧室 51 第2受圧室 1 die bonder 4 head unit 5 unit body 6 Bonding head 19 Air cylinder 41 Cylinder body 42 piston 43 First Air Bearing 44 Second air bearing 45 annular groove 46 steps 47 piston head 48 torso 50 First pressure chamber 51 Second Pressure Chamber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−117912(JP,A) 特開 平8−159106(JP,A) 特開 平10−340931(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 H01L 21/603 H01L 21/52 F15B 15/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-117912 (JP, A) JP-A-8-159106 (JP, A) JP-A-10-340931 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/60 H01L 21/603 H01L 21/52 F15B 15/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリンダ本体と、当該シリンダ本体に進
退自在に収容されたピストンと、当該ピストンを前記シ
リンダ本体内において進退自在に支持する複数のエアベ
アリングとを備え、前記ピストンの胴部に、当該ピスト
ンのピストンヘッドと受圧面積の異なる1以上の受圧部
を形成し、前記ピストンヘッドおよび前記1以上の受圧
部を、前記複数のエアベアリングでそれぞれ仕切って当
該ピストンヘッドの部分を含め複数の受圧室を構成し、
前記複数の受圧室に、作動エアーを選択的に供給可能に
構成し、前記作動エアーの前記複数の受圧室への供給切
換によって加圧力となる異なる推力を発生させることを
特徴とするエアシリンダ。
1. A cylinder body, a piston housed in the cylinder body so that the piston can move forward and backward, and a plurality of air bearings that support the piston in the cylinder body so that the piston can move forward and backward. Forming one or more pressure receiving portions having different pressure receiving areas from the piston head of the piston, and dividing the piston head and the one or more pressure receiving portions by the plurality of air bearings, respectively, a plurality of pressure receiving portions including a portion of the piston head. Make up the room,
Operation air can be selectively supplied to the multiple pressure receiving chambers
It is configured to cut off the supply of the working air to the plurality of pressure receiving chambers.
An air cylinder characterized in that different thrusts that generate a pressing force are generated by replacement.
【請求項2】 前記受圧部は、前記ピストンの胴部に環
状に形成した段部により構成されていることを特徴とす
る請求項1に記載のエアシリンダ。
2. The air cylinder according to claim 1, wherein the pressure receiving portion is constituted by a step portion formed in an annular shape on a body portion of the piston.
【請求項3】 請求項1または2に記載のエアシリンダ
を、ボンディングヘッドの上側に備えたことを特徴とす
るボンディングヘッドユニット。
3. A bonding head unit comprising the air cylinder according to claim 1 or 2 above a bonding head.
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