JP3736439B2 - Work clamping device for wire bonding - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にICチップが固定されたワークにワイヤボンディングするために、ワークをクランプする装置に関する。特に、ICチップ上面のワイヤボンディング点の高さが異なる2種類以上のワークのいずれをもクランプすることができる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開昭56−76544号公報に、基板に固定されたICチップの上面にワイヤボンディングするために、基板をクランプする装置が示されており、クランプ装置の全体を上下動させることによって、ワーク種類によらないで、ワイヤボンディング点の高さを一定に調整する技術が開示されている。この技術では、超音波発信器と超音波受信器を用いてICチップの上面の高さを検出し、その検出結果によってクランプ装置の全体を上下動させ、その結果としてICチップ上面のワイヤボンディング点の高さが一定の高さに調整されるようにする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、超音波発信器と超音波受信器を用いてICチップの上面の高さを検出することから、ワーククランプ装置を含むワイヤボンディング装置の製造コストが高くなる。またワイヤボンディング装置の維持管理に工数を要し、故障する場合もある。
本発明は、より単純な構成によって、ワークの種類によらないでワイヤボンディング点の高さが一定の高さに維持されるように、複数種類のワークをクランプすることができるワーククランプ装置を実現することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ワークの種類ごとに基板の形状が異なることから、それを利用することによって、ICチップの上面の高さを検出しなくても、ICチップ上面のワイヤボンディング点の高さを一定に維持できるという事象を利用する。
本発明のワーククランプ装置は、ワイヤボンディングするために、ICチップが固定された基板をクランプする装置であり、複数種類が存在するワークから選択される任意種類のワークをクランプすることができる。基板上面からICチップ上面までの高さは、ワーク種類毎に異なっている。
このクランプ装置は、基板上面に当接する上面押えマスクと、ワークを載置して上昇するテーブルとを有する。上面押えマスクの下面は、少なくともその中央部の下面レベルとその両サイド部の下面レベルが異なるレベルに形成されている。夫々の下面レベルは、夫々の下面レベルに当接した基板上のICチップ上面でのワイヤボンディング点の高さをワーク種類によらないで一定の高さに維持するように設定されている。
【0005】
このクランプ装置によると、ICチップのボンディング面の高さを検出する必要がなく、超音波発信器や超音波受信器やその信号処理装置等が必要とされず、ワーククランプ装置を安価に製造することができる。またワーククランプ装置の維持管理に工数を要さず、装置が故障する可能性は極めて低い。
【0006】
本発明のクランプ装置は、テーブル上にワークを送り込む装置と組合せて利用することが有用であり、その場合には、その送り込み位置をワーク種類毎に切換える装置と組合せて用いる。
この場合、ワーク種類ごとに、ワークをその種類のための当接形状に対応した位置に置くことができ、テーブルを上昇させることによって、各ワークはそれぞれの種類のための当接当接形状に当接してワークの高さが固定される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
(形態1)上面押えマスクの中央部を薄くし、薄くした部分で小型基板の上面を押える一方、上面押えマスクの両サイドの厚い部分で大型基板の上面を押える。
(形態2)ワークの進行方向に短いワークについては、ワーク送り込み装置を大きなストロークで往復動させる。
【0008】
【実施例】
最初に本実施例のクランプ装置でクランプする2種類のワークを説明する。図1の(A)は第1種類のワーク1aの平面図を示し、図1の(C)はそのC方向からの側面図を示す。第1種類のワーク1aは、薄い大型基板2aの上面に4個のICチップ4aが固定されている。第1種類のワーク1aは、ICチップ4aの上面にワイヤボンディングする必要がある。図1の(B)は第2種類のワーク1bの平面図を示し、図1の(D)はD−D線断面図を示す。第2種類のワーク1bは、厚い小型基板2bの上面に3個の凹所3が形成され、各凹所3内に1個のICチップ4bが固定されている。第2種類のワーク1bは、ICチップ4bの上面にワイヤボンディングする必要がある。図1(C)と図1(D)を比較すると明らかに、第1種類のワーク1aと第2種類のワーク1bでは、ワーク底面からワイヤボンディング点までの高さが異なり、ワーク底面を同一レベルでクランプすると、ICチップ4a、4bのワイヤボンディング点の高さが異なってくる。
【0009】
ICチップのワイヤボンディング面をカメラで撮影しながらワイヤボンディングしていく場合、ワーク種類ごとにワイヤボンディング点の高さが異なっていると、ワイヤボンディングするワーク種類が代るたびに、カメラの焦点高さを調整する必要がある。これに伴ってピクセルレートの確認作業が必要とされ、さらには、ワイヤボンディングのためのキャピラリ(ヘッド)が垂直に移動せず、円弧に沿って移動することから、ワイヤボンディング高さが変化すると、キャピラリとICチップの接触点位置(水平面内位置)まで変化することになることを補償しなければならない。また、キャピラリの先端が片当りを起こし、ボンディング不良を発生しやすくなってしまう。ワイヤボンディングの高さが異なる複数種類のワークを次々に製造する場合には、上記の調整作業に時間を要することから生産効率が極端に悪化する。
【0010】
この実施例の装置では、図1の(G)と(H)に示すように、ワーク種類にかかわらずに、ワイヤボンディングするICチップ4a、4bの上面の高さが一致するように(図示の場合にはレベル20で揃っている)ワーク1a、1bをクランプする。
【0011】
クランプ装置は、ワーク1a、1bのいずれかを載置して上昇するテーブル14と、テーブル14とともに上昇するワーク1a、1bの上面に当接する上面押えマスク10で構成される。上面押えマスク10は、右側マスク10Rと左側マスク10Lとで構成されている。
後記するように、第1種類のワーク1aは、テーブル14上の図1(E)に示される位置に送り込まれる。第2種類のワーク1bは、テーブル14上の図1(F)に示される位置に送り込まれる。
【0012】
上面押えマスク10R、10Lの図面左右方向の中央部では、下面レベルが高い。第2種類のワーク1bが図1(F)の位置で上昇すると、第2種類のワーク1bの小型基板2bは、上面押えマスク10R、10Lの中央部のレベルが高い下面に当接して上下方向にクランプされ、第2種類のワーク1bの高さが固定される。この状態が図1(H)に示される。第2種類のワーク1bのワイヤボンディング面(ICチップ4bの上面)はレベル20に位置決めされる。
上面押えマスク10R、10Lの図面左右方向の両サイド部では、下面レベルが低い。第1種類のワーク1aが図1(E)の位置で上昇すると、第1種類のワーク1aの大型基板2aは、上面押えマスク10R、10Lの両サイド部のレベルが低い下面に当接して上下方向にクランプされ、第1種類のワーク1aの高さが固定される。この状態が図1(G)に示される。第1種類のワーク1aのワイヤボンディング面(ICチップ4aの上面)もレベル20に位置決めされる。
【0013】
図5(A)は第1種類のワーク1aをクランプしたときの拡大平面図を示し、図6(A)はそのVI−VI線断面を示す。上面押えマスクの紙面左右方向にあるアーム部の下面30Aは中央部の下面30Bよりも低い。図6(A)に示すように、基板2aの表面よりも高い位置にワイヤボンディング面がある第1種類のワーク1aについては、レベルの低いアーム部の下面30Aで基板2aの表面をクランプする。
図5(B)は第2種類のワーク1bをクランプしたときの拡大平面図を示し、図6(B)はそのVI−VI線断面を示す。上面押えマスクの左右方向での中央部の下面30Bは両サイドにあるアームの下面30Aよりも高い。図6(B)に示すように、基板2bの表面よりも低い位置にワイヤボンディング面がある第2種類のワーク1bについては、レベルの高い中央部の下面30Bで基板2bの表面をクランプする。
下面30Aと下面30Bのレベル差は、図6(A)のワイヤボンディング面(ICチップ4aの上面)のレベルと、図6(B)でのワイヤボンディング面(ICチップ4bの上面)のレベルが等しくなる関係に設定されている。
【0014】
図7に示されているように、上面押えマスクの下面は、ワークの進行方向に向けてテーパ面32となっている。このテーパ面32は、ワークを押えマスク下に送り込む際のさそい込みである。
【0015】
上記から明らかに、上面押えマスクの下面30Aはワーク1aには当接してワーク1bには当接しない。上面押えマスクの下面30Bはワーク1bには当接してワーク1aには当接しない。上面押えマスク10R,10Lの下面には、各種類のワーク上面に当接するワーク種類毎に固有の当接形状30A、30Bが形成されている。
またワーク種類毎に固有の当接形状30A、30Bの高さは、ワイヤボンディング点の高さをワーク種類1a、1bによらないで一定の高さに維持するように設定されている。
【0016】
次に、第1種類のワーク1aを図1(E)と図5(A)に示す位置、即ち、下面30Bには当接しないで下面30Aに当接する位置に送り込み、第2種類のワーク1bを図1(F)と図5(B)に示す位置、即ち、下面30Aには当接しないで下面30Bに当接する位置に送り込むワーク送り込み装置を説明する。
図2に示すように、テーブル14の左右にはワーク搬送路が伸びており、ワークがその上面上を移動可能になっている。ワーク搬送路の側方に、ワークを送る爪24が設置されており、爪24は図示しないパルスモータによって左右方向に往復動する。また、爪24は垂直方向に上下動し、その上下位置もモータあるいはエアシリンダによって切換えられる。
爪24は、3本の送りアームを備えている。図4(A)に示すように、第1のアーム24aの先端から第2のアーム24bの先端までの距離はLであり、第2のアーム24bの先端から第3のアーム24cの先端までの距離はlである。
【0017】
図2と、図4(A)〜(D)に示すように、第1種類のワーク1aを送るときは、爪24がLのストロークで往復動する。爪24は右に進むときには下降しており、ワーク搬送路上のワークを押し進める。爪24は上昇して左に戻るためにワークと干渉することがなく、ワークを押し戻すことはない。
図2(A)から(D)は、爪24がLのストロークで往復動することによって第1種類のワーク1aが送られる様子を示し、図1(E)と図5(A)に示す位置に送り出されることが理解される。
図3と、図4(E)〜(H)に示すように、第2種類のワーク1bを送るときは、爪24がL+Aのストロークで往復動する。このときに、第2種類のワーク1bが送られる様子が図3(A)から(D)に示されており、第2種類のワーク1bが図1(F)と図5(B)に示す位置に送り出されることが理解される。
【0018】
図4は、第1種類のワーク1aが送られる様子と、第2種類のワーク1bが送られる様子を対比して示すものであり、第1種類のワーク1aの左端5aに比して第2種類のワーク1bの左端5bが距離Aだけ右方向に進んだ位置に送り出されることが確認される。
【0019】
この実施例の装置によると、ワイヤボンディングするワークの種類が切換わる場合には、爪24のストロークだけを変えればよく、これによって、ワーク種類の切換えの前後を通じてワイヤボンディング面の高さは一定に維持される。ワーク種類の切換えに簡単に対応でき、少量多品種の生産性を高く維持することができる。
【0020】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、切換えて対応可能なワーク種類は2種に限られず、3種類以上を混合生産する場合にも適用することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【0021】
【発明の効果】
本発明のワーククランプ装置によると、例えば、第1種類のワークの大型基板は上面押えマスクの両サイド部のレベルが低い下面に当接して上下方向にクランプされ、第1種類のワークの高さが固定される。第2種類のワークの小型基板は上面押えマスクの中央部のレベルが高い下面に当接して上下方向にクランプされ、第2種類のワークの高さが固定される。上面押えマスクの中央部の下面と両サイド部の下面のレベル差は、第1種類のワークのワイヤボンディング面(ICチップの上面)のレベルと、第2種類のワイヤボンディング面(ICチップの上面)のレベルが等しくなる関係に設定されている。
ICチップ上面でのワイヤボンディング点の高さを一定に維持するために、ワイヤボンディング面の高さを検出する必要もなければ、クランプ装置の高さを調整をする必要もない。クランプ装置の構成は非常に単純化され、安価に製造でき、維持管理の負荷もほとんどかからない。
それでいながら、少量多品種のワークに対して高効率でワイヤボンディングすることができ、生産効率を高く維持することを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は第1種類のワークの平面図。(B)は第2種類のワークの平面図。(C)は第1種類のワークのC方向側面図。(D)は第2種類のワークのD−D線断面図。(E)はクランプされた第1種類のワークを示す平面図。(F)はクランプされた第2種類のワークを示す平面図。(G)はクランプされた第1種類のワークを示すG―G線断面図。(H)はクランプされた第2種類のワークを示すH―H線断面図。
【図2】 (A)〜(D)は第1種類のワークが送られる様子を示す平面図。
【図3】 (A)〜(D)は第2種類のワークが送られる様子を示す平面図。
【図4】 第1種類のワークが送られる様子と、第2種類のワークが送られる様子を対比して示す図。
【図5】 (A)はクランプされた第1種類のワークを示す拡大平面図。(B)はクランプされた第2種類のワークを示す拡大平面図。
【図6】 (A)はクランプされた第1種類のワークを示す図5(A)のVI−VI線断面図。(B)はクランプされた第2種類のワークを示す図5(B)のVI−VI線断面図。
【図7】 上面押えマスク10Rを図5(A)のVII方向から見た側面図。
【符号の説明】
1a:第1種類ワーク 1b:第2種類ワーク
2a:第1種類ワークの基板 2b:第2種類ワークの基板
4a:第1種類ワークのICチップ 4b:第2種類ワークのICチップ
10R:上面押えマスク(右) 10L:上面押えマスク(左)
14:テーブル
30A:第1種類ワークを押える底面 30B:第2種類ワークを押える底面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for clamping a workpiece for wire bonding to a workpiece having an IC chip fixed to a substrate. In particular, the present invention relates to an apparatus capable of clamping any of two or more kinds of workpieces having different wire bonding point heights on the upper surface of an IC chip.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-76544 discloses a device for clamping a substrate for wire bonding to the upper surface of an IC chip fixed to the substrate. A technique for adjusting the height of the wire bonding point to a constant level is disclosed. In this technique, the height of the upper surface of the IC chip is detected using an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver, and the entire clamping device is moved up and down according to the detection result. As a result, wire bonding points on the upper surface of the IC chip are detected. So that the height is adjusted to a certain height.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technique, since the height of the upper surface of the IC chip is detected using an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver, the manufacturing cost of the wire bonding apparatus including the work clamp apparatus is increased. Also, man-hours are required for the maintenance and management of the wire bonding apparatus, and it may break down.
The present invention realizes a workpiece clamping device that can clamp a plurality of types of workpieces so that the height of the wire bonding point is maintained at a constant height regardless of the type of workpieces with a simpler configuration. The purpose is to do.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, since the shape of the substrate differs depending on the type of workpiece, the height of the wire bonding point on the upper surface of the IC chip can be kept constant by using this, without detecting the height of the upper surface of the IC chip. Use the phenomenon that can be maintained.
The workpiece clamping device of the present invention is a device for clamping a substrate on which an IC chip is fixed for wire bonding, and can clamp any type of workpiece selected from a plurality of types of workpieces. The height from the upper surface of the substrate to the upper surface of the IC chip is different for each work type.
This clamping device has an upper surface pressing mask that comes into contact with the upper surface of the substrate , and a table on which a workpiece is placed and raised. The lower surface of the upper surface pressing mask is formed at a level where at least the lower surface level of the central portion and the lower surface levels of both side portions are different . Each lower surface level is set so that the height of the wire bonding point on the upper surface of the IC chip on the substrate in contact with each lower surface level is maintained at a constant height regardless of the work type .
[0005]
According to this clamping device, it is not necessary to detect the height of the bonding surface of the IC chip, and an ultrasonic transmitter, an ultrasonic receiver, and its signal processing device are not required, and the work clamping device is manufactured at low cost. be able to. Moreover, the maintenance of the work clamp device does not require man-hours, and the possibility of the device being damaged is extremely low.
[0006]
It is useful to use the clamping device of the present invention in combination with a device that feeds a workpiece onto a table. In that case, the clamping device is used in combination with a device that switches the feeding position for each workpiece type.
In this case, for each workpiece type, the workpiece can be placed at a position corresponding to the contact shape for that type, and by raising the table, each workpiece has a contact contact shape for each type. The height of the workpiece is fixed by contact.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The main features of the embodiments described below are first organized.
(Mode 1) The central portion of the upper surface pressing mask is thinned, and the upper surface of the small substrate is pressed by the thinned portion, while the upper surface of the large substrate is pressed by the thick portions on both sides of the upper surface pressing mask.
(Embodiment 2) For a work that is short in the moving direction of the work, the work feeding device is reciprocated with a large stroke.
[0008]
【Example】
First, two types of workpieces to be clamped by the clamping device of this embodiment will be described. 1A shows a plan view of the first type of
[0009]
When wire bonding is performed while photographing the wire bonding surface of the IC chip with a camera, if the height of the wire bonding point differs for each work type, the focal point of the camera will change each time the work type to be wire-bonded changes. It is necessary to adjust the thickness. Along with this, it is necessary to check the pixel rate. Furthermore, since the capillary (head) for wire bonding does not move vertically but moves along an arc, if the wire bonding height changes, It must be compensated for the change to the contact point position (position in the horizontal plane) between the capillary and the IC chip. In addition, the tip of the capillary is caused to come into contact with one another, which tends to cause bonding failure. When a plurality of types of workpieces having different wire bonding heights are manufactured one after another, the above-described adjustment work takes time, and thus production efficiency is extremely deteriorated.
[0010]
In the apparatus of this embodiment, as shown in FIGS. 1 (G) and (H), the heights of the upper surfaces of the
[0011]
The clamping device includes a table 14 that moves up by placing any one of the
As will be described later, the first type of
[0012]
The lower surface level is high at the center of the upper
The lower surface level is low at both side portions of the upper
[0013]
FIG. 5A shows an enlarged plan view when the
FIG. 5B shows an enlarged plan view when the
The level difference between the
[0014]
As shown in FIG. 7, the lower surface of the upper surface presser mask has a tapered
[0015]
Obviously from the above, the
The height of the contact shapes 30A and 30B unique to each workpiece type is set so as to maintain the height of the wire bonding point at a constant height regardless of the
[0016]
Next, the
As shown in FIG. 2, work conveyance paths extend to the left and right of the table 14, and the work can move on the upper surface thereof. A
The
[0017]
As shown in FIG. 2 and FIGS. 4A to 4D, when feeding the first type of
2 (A) to 2 (D) show how the first type of
As shown in FIG. 3 and FIGS. 4E to 4H, when feeding the second type of
[0018]
FIG. 4 shows a state in which the first type of
[0019]
According to the apparatus of this embodiment, when the type of workpiece to be wire-bonded is switched, it is only necessary to change the stroke of the
[0020]
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, the types of workpieces that can be handled by switching are not limited to two types, and the present invention can also be applied to a case where three or more types are mixed and produced.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[0021]
【The invention's effect】
According to the workpiece clamping device of the present invention, for example, the large substrate of the first type workpiece is clamped in the vertical direction by abutting against the lower surface of both side portions of the upper surface holding mask, and the height of the first type workpiece is increased. Is fixed. The small substrate of the second type work is brought into contact with the lower surface having a high level at the center of the upper surface pressing mask and is clamped in the vertical direction, and the height of the second type work is fixed. The level difference between the lower surface of the center portion of the upper surface pressing mask and the lower surfaces of both side portions is the level of the wire bonding surface (the upper surface of the IC chip) of the first type workpiece and the second type wire bonding surface (the upper surface of the IC chip). ) Level is set to be equal.
In order to keep the height of the wire bonding point on the upper surface of the IC chip constant, it is not necessary to detect the height of the wire bonding surface or to adjust the height of the clamping device. The configuration of the clamping device is very simple, can be manufactured at low cost, and does not require much maintenance.
Nevertheless, high-efficiency wire bonding can be performed on a small variety of workpieces, and production efficiency can be maintained high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view of a first type workpiece. (B) is a top view of a 2nd type workpiece. (C) is a C direction side view of the first type workpiece. (D) is the DD sectional view taken on the line of the 2nd kind of work. (E) is a top view which shows the clamped 1st type workpiece | work. (F) is a top view which shows the clamped 2nd type workpiece | work. (G) is a GG line sectional view showing the clamped first type work. (H) is the HH sectional view showing the 2nd type work clamped.
FIGS. 2A to 2D are plan views showing a state in which a first type of workpiece is sent.
FIGS. 3A to 3D are plan views showing a state in which a second type of workpiece is sent.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which a first type of work is sent and a state in which a second type of work is sent.
FIG. 5A is an enlarged plan view showing a clamped first type workpiece. (B) is an enlarged plan view showing a clamped second type workpiece.
6A is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5A showing the clamped first type workpiece. (B) is the VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 5 (B) which shows the clamped 2nd type workpiece | work.
7 is a side view of the upper
[Explanation of symbols]
1a:
14: Table 30A: Bottom surface for pressing the
Claims (2)
その上面押えマスクの下面は、少なくともその中央部の下面レベルとその両サイド部の下面レベルが異なるレベルに形成されており、夫々の下面レベルは、夫々の下面レベルに当接した基板上のICチップ上面でのワイヤボンディング点の高さをワークの種類によらないで一定の高さに維持するように設定されていることを特徴とする、ワイヤボンディングのためにワークをクランプする装置。An IC chip is fixed to the substrate and can clamp any type of workpiece selected from multiple types of workpieces with different heights from the substrate top surface to the IC chip top surface for each type. An upper surface pressing mask that comes into contact with the table and a table that rises by placing a workpiece;
The lower surface of the upper surface presser mask is formed so that at least the lower surface level of the central portion is different from the lower surface level of both side portions, and each lower surface level is an IC on the substrate in contact with each lower surface level. An apparatus for clamping a workpiece for wire bonding, wherein the height of the wire bonding point on the upper surface of the chip is set to be constant regardless of the type of workpiece.
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