JP3796022B2 - バンプボンダー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップの電極にワイヤボンディング技術にてバンプを形成するバンプボンダーに関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤボンディング技術によりICチップの電極とパッケージ導体部との電気的接続を行うボンダーは、「半導体ハンドブック(第2版)」株式会社オーム社発行に種々紹介されている。また、この種の従来のワイヤボンディングを行うボンダーでも、その用い方によってICチップの電極に電気接続用のバンプを形成することはでき、例えば特願平8−249724号等において既に提案されている。
【0003】
そのバンプボンダーにおいては、通常トレイからICチップを順次吸着ノズルで吸着してステージ上に供給し、固定規制ブロックと可動規制爪の間でICチップを位置規制し、ステージ上でボンディングヘッドにてICチップにバンプを形成し、バンプ形成後可動規制爪を待避移動させ、ICチップを吸着ノズルで吸着して排出するように構成されている。
【0004】
図6を参照して説明すると、図6(a)に示すように、可動規制爪55が待避位置にある状態でステージ52上の固定規制ブロック54と可動規制爪55の間の所定位置に吸着ノズル53にてICチップ51を供給し、その後図6(b)に示すように、可動規制爪55を固定規制ブロック54に向けて移動させて固定規制ブロック54と可動規制爪55の間でICチップ51を位置規制するとともにステージ52上に吸着固定し、ボンディングヘッド56にてICチップ51にバンプを形成し、その後図6(c)に示すように、可動規制爪55を待避位置に移動させた後、吸着ノズル53にてICチップ51を吸着し、排出側のトレイに収納して後続の工程に排出するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記バンプボンダーにおいては、バンプ形成後に吸着ノズル53にてICチップ51を吸着する際に、吸着ノズル53がICチップ51に衝突してICチップ51上面の回路を損傷しないように、図6(c)に示すように、ICチップ51上面と吸着ノズル53下端との間に微小な隙間A(例えば、0.1〜0.15mm程度の隙間)をあけて吸着するようにしている。
【0006】
しかし、図7に示すようなICチップ51を収納するためのワッフルトレイと呼ばれているトレイ57においては、そのICチップ収納空間58はICチップ51のサイズより若干大きなサイズとされており、特に3mm角以下の微小なICチップ51では0.15mm程度の非常に小さい余裕しか設けられていない場合があり、図6(c)に示すように、吸着ノズル53とICチップ51の間に隙間AをあけてICチップ51を吸着すると、その吸着時の微妙な吸引気流の乱れによってICチップ51が位置ずれして吸着されることがあり、そのため図7に示すICチップ51aのようにICチップ収納空間58に適正に収納されないことがあるという問題があった。
【0007】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ICチップを隙間をあけて吸着しても位置ずれを生じず、適正にトレイに収納できるようにしたバンプボンダーを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のバンプボンダーは、ICチップを吸着ノズルで吸着してステージ上に供給し、固定規制ブロックと可動規制爪の間でICチップを位置規制し、ステージ上でボンディングヘッドにてICチップにバンプを形成し、バンプ形成後可動規制爪を待避移動させ、ICチップを吸着ノズルで吸着して排出するようにしたバンプボンダーにおいて、バンプ形成後可動規制爪をICチップとの間にICチップ吸着時の位置ずれ許容量以下の隙間をあけた位置に移動させた状態でICチップを吸着するようにしたものであり、ICチップは固定規制ブロックと可動規制爪にて位置ずれを規制されて高い位置精度を維持して吸着ノズルに吸着され、トレイの所定の収納空間に適正かつ確実に収納することができる。
【0009】
また、可動規制爪をX方向とY方向に交互に階段状に移動させるようにすることにより、ICチップの供給姿勢に傾きがあっても可動規制爪のジグザグ状の移動に伴って逐次正しい姿勢に円滑かつ確実に矯正されて固定規制ブロックと可動規制爪の間で位置規制することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバンプボンダーの一実施形態について図1〜図5を参照しながら説明する。
【0011】
まず、本実施形態のバンプボンダーの全体構成を図1を参照して説明する。図1において、バンプボンダーはICチップ1を供給するICチップ供給部2と、ICチップ1の電極にバンプをボールボンディングにて形成するボンディング部3と、ICチップ排出部(図示せず)と、これらの間でICチップ1を順次移載する移載手段4を備えている。ICチップ排出部は、ICチップ供給部2と基本的に同様の構成であるため、図示を省略している。
【0012】
ICチップ1はトレイ5に整列収納されており、そのトレイ5を多数積層状態で収納したマガジン6がICチップ供給部2に搬入される。ICチップ供給部2には、マガジン6を搭載して上下に移動可能なリフタ7と、所定高さ位置でマガジン6内のトレイ5を移載手段4によるICチップ1の取出位置に引き出し、再収納するトレイ押引手段8が設けられている。
【0013】
ボンディング部3は、ICチップ1を固定するとともに超音波熱圧着でボンディングするためにヒータを内蔵したボンディングステージ9と、ICチップ1の位置決め手段10と、ICチップ1の電極にバンプを形成するボンディングヘッド11(図3参照)にて構成されている。ボンディングステージ9には左右に一対のボンディング位置9a、9bが設けられ、各々にICチップ1を吸着固定する吸着口が設けられている。
【0014】
位置決め手段10は、各ボンディング位置9a、9bの後部にボンディングステージ9に固定して配設された固定規制ブロック12a、12bと、X、Y方向に移動可能な規制駆動手段15に取付けられた可動規制爪14にて構成されている。固定規制ブロック12a、12bには、図5に示すように、互いに対向する端部の前部にICチップ1を位置規制するコーナー部13a、13bが形成され、可動規正爪14にはその左右両側にICチップ1の角部に係合して位置規制するコーナー部14a、14bが形成されており、それぞれボンディング位置9a、9bにICチップ1を位置決めする。
【0015】
規制駆動手段15は、図2に示すように、X方向移動機構16とY方向移動機構17にて移動台18をX方向とY方向の2方向に移動可能に構成されており、この移動台18上に規正爪取付脚19が図示しないガイド機構及び付勢手段にてX方向及びY方向に所定範囲弾性的に後退変位可能に支持され、この規正爪取付脚19上端に可動規正爪14が固定されている。X方向移動機構16とY方向移動機構17はそれぞれサーボモータ20にてボールネジ21を正逆回転駆動することにより往復移動するように構成されている。
【0016】
ボンディングヘッド11はX方向及びY方向に移動可能なXYテーブル(図示せず)上に搭載されており、ワイヤ供給機構(図示せず)とワイヤをボンディングステージ9上でICチップ1にボンディングするボンディング作業機構22を備えている。ボンディング作業機構22は、図3に示すように、ワイヤを把持するクランパ23と、先端にワイヤが挿通されるキャピラリ24を有するとともにワイヤ先端に形成されたボールに超音波振動を印加するホーン25と、放電用のトーチ26とを備えている。また、ボンディング作業の状態を視覚認識する認識カメラ27が上部に配設され、認識画像を認識用モニタ(図示せず)に表示するとともにデータ処理装置(図示せず)に認識信号を入力してデータ処理するように構成されている。また、ボンディング作業機構22を図示しない支点軸を中心に往復回動させて先端部を上下動させる上下動電磁駆動部28と、クランパ23を開閉する開閉電磁駆動部29とが設けられている。
【0017】
ボンディングヘッド11の動作を説明すると、ICチップ1の所定の電極とキャピラリ24が対向する位置にボンディングヘッド11が移動する都度、トーチ26からのスパーク電流によってキャピラリ24の先端から突出しているワイヤ先端部が溶かされてボールが形成される。ワイヤと各電極との対向位置は認識カメラ27の視覚認識のもとに高精度に制御される。形成されたボールはキャピラリ24にてICチップ1の電極上に熱圧着と超音波振動とによって接合される。
【0018】
この際の圧着力は30g〜50g程度が好適であり、超音波振動は水平方向にかけられ、振幅0.5μm、振動数60〜70KHZ (具体例としては63.5KHZ )程度とするのが好適である。次いで、ワイヤを挟持したクランパ23およびキャピラリ24の上動によってワイヤを切断してバンプが形成される。
【0019】
ICチップ1の移載手段4は、図1、図4に示すように、サーボモータとボールネジ機構などから成るX方向移動機構31にて移動可能なX方向移動台32と、その上端に設置されたY方向に移動可能なY方向スライダ33と、Y方向スライダ33に装着された吸着ヘッド34を備えている。吸着ヘッド34には、図4に示すように、X方向に並列して一対の吸着ノズル35が配設され、ICチップ1の各種移載を合理的に行うように構成されている。Y方向スライダ33はY方向ガイド36に案内され、サーボモータ37の正逆回転によって回動するタイミングベルト37に連結されてY方向に往復移動される。
【0020】
吸着ヘッド34においては、吸着ノズル35が中空のノズルロッド41の下端に装着され、このノズルロッド41の上端に吸着用エアホース42が接続されている。ノズルロッド41の上端部には水平方向に突出する係合部43が設けられ、この係合部43の下面に基端を枢支された揺動レバー44の先端の係合ローラ45が係合されている。揺動レバー44の中間部にはカムローラ46が配設されており、サーボモータ48にて正逆回転駆動可能なカム47の上端部に係合している。また、ノズルロッド41を下方に向けて付勢するバネ49が設けられている。かくして、サーボモータ48による一対のカム47の正逆回転によって何れかの吸着ノズル35が選択されて昇降移動する。また、サーボモータ48の正逆回転の回転範囲によって、各吸着ノズル35の下降端位置を可変することができる。
【0021】
以上の構成のバンプボンダーにおいて、ICチップ供給部2のリフタ7にマガジン6を搬入すると、リフタ7とトレイ押引手段8にてトレイ5が順次ICチップ取り出し位置に供給される。ICチップ取り出し位置のトレイ5内のICチップ1は移載手段4にて順次ボンディング部3に向けて移送され、図5(a)に示すように、ボンディングステージ9上の所定位置に移載される。このときICチップ1は位置決め手段10の固定規制ブロック12a、12bのコーナー部13a、13bと、待避位置に位置する可動規制爪14のコーナー部14a、14bの間の適当な位置に供給される。
【0022】
次に、可動規制爪14が規制駆動手段15にて矢印aで示すようにX方向とY方向に交互に階段状にかつその移動距離を逐次小さくしながら移動し、固定規制ブロック12a、12bのコーナー部13a、13bと可動規制爪14のコーナー部14a、14bにてICチップ1の対角線上の角部を挟持されることによってICチップ1がボンディング位置9a、9bに正確に位置決めされる。なお、規制駆動手段15の移動台18は可動規制爪14がICチップ1に係合した後も破線の矢印bで示すように駆動され、ICチップ1に過大な力が作用しないようにされかつ可動規制爪14にて弾性的にICチップ1を挟圧して位置決めするように構成されている。
【0023】
次に、図5(b)に示すように、ICチップ1が位置決めされた状態で、上述の如くボンディングヘッド11のキャピラリ24にてICチップ1の各電極にワイヤ先端のボールをボンディングしてバンプが形成される。
【0024】
次に、ICチップ1に対するバンプ形成が終了すると、図5(c)に示すように、規制駆動手段15の移動台18を矢印cで示すように移動させ、可動規制爪14のコーナー部14a、14bとICチップ1の間に、例えば0.05mm程度の微小な隙間dを設けてICチップ1の挟持を開放するとともに、ICチップ1の位置を規制した状態にし、その状態で移載手段4の吸着ノズル35にてICチップ1上面との間に隙間Aをあけた状態でICチップ1を吸着する。こうすることにより、ICチップ1上面の回路を吸着ノズル35にて損傷する恐れなく、しかもICチップ1が固定規制ブロック12a、12bと可動規制爪14にて位置ずれを規制された状態で吸着することができ、ICチップ1が高い位置精度を維持して吸着される。
【0025】
その後、図5(d)に示すように、可動規制爪14は矢印eに示すように待避位置に移動する。また、吸着ノズル35にて吸着されたICチップ1は、ICチップ排出部におけるトレイ(図7のトレイ57参照)のICチップ収納空間に適正かつ確実に収納される。
【0026】
【発明の効果】
本発明のバンプボンダーによれば、以上の説明から明らかなように、バンプ形成後可動規制爪をICチップとの間にICチップ吸着時の位置ずれ許容量以下の隙間をあけた位置に移動させた状態でICチップを吸着するようにしているので、ICチップは固定規制ブロックと可動規制爪にて位置ずれを規制されて高い位置精度を維持して吸着ノズルに吸着され、トレイの所定の収納空間に適正かつ確実に収納することができる。
【0027】
また、可動規制爪をX方向とY方向に交互に階段状に移動させるようにすることにより、ICチップの供給姿勢に傾きがあっても可動規制爪のジグザグ状の移動に伴って逐次正しい姿勢に円滑かつ確実に矯正されて固定規制ブロックと可動規制爪の間で位置規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のバンプボンダーの要部構成を示す斜視図である。
【図2】同実施形態における位置規正手段の斜視図である。
【図3】同実施形態におけるボンディングヘッドの斜視図である。
【図4】同実施形態における吸着ヘッドの斜視図である。
【図5】同実施形態におけるボンディング動作時のICチップの位置決め手段の動作状態の説明図である。
【図6】従来例におけるボンディング動作時のICチップの位置決め手段の動作状態の説明図である。
【図7】同従来例においてICチップをトレイに収納する際の問題点を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ICチップ
9 ボンディングステージ
10 位置決め手段
11 ボンディングヘッド
12a、12b 固定規制ブロック
14 可動規制爪
35 吸着ノズル
Claims (2)
- ICチップを吸着ノズルで吸着してステージ上に供給し、固定規制ブロックと可動規制爪の間でICチップを位置規制し、ステージ上でボンディングヘッドにてICチップにバンプを形成し、バンプ形成後可動規制爪を待避移動させ、ICチップを吸着ノズルで吸着して排出するようにしたバンプボンダーにおいて、バンプ形成後可動規制爪をICチップとの間にICチップ吸着時の位置ずれ許容量以下の隙間をあけた位置に移動させた状態でICチップを吸着するようにしたことを特徴とするバンプボンダー。
- 可動規制爪をX方向とY方向に交互に階段状に移動させるようにしたことを特徴とする請求項1記載のバンプボンダー。
Priority Applications (1)
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JP27914897A JP3796022B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | バンプボンダー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27914897A JP3796022B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | バンプボンダー |
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JPH11121506A JPH11121506A (ja) | 1999-04-30 |
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Family
ID=17607123
Family Applications (1)
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JP27914897A Expired - Fee Related JP3796022B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | バンプボンダー |
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JP (1) | JP3796022B2 (ja) |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP27914897A patent/JP3796022B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11121506A (ja) | 1999-04-30 |
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