JP3887610B2 - インナーリードボンディング装置 - Google Patents

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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャリアテープに設けられたインナーリードにダイをボンディングするインナーリードボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインナーリードボンディング装置は、インナーリードにダイをボンディングするツールと、このツールが固定され上下動可能に設けられたツールホルダと、前記ツールを上方に付勢するばねと、前記ツールホルダを上下方向にガイドするツールホルダガイド部材と、このツールホルダガイド部材を水平方向に駆動する駆動部と、この駆動部と別個に設けられた基台と、この基台に上下動可能に設けられ、前記ツールホルダを押圧するツール押圧部材と、このツール押圧部材を上下駆動させる上下駆動手段とを備え、ツール押圧部材の押圧面と、ツールを保持したツールホルダの摺接面とは、ツールホルダを上方に付勢するばねの付勢力で常に摺接している。(例えば、特許文献1、2及び3参照)
【0003】
【特許文献1】
特開昭63−232345号公報(特公平8−31496号公報)
【特許文献2】
特開平1−251729号公報(特許第2602886号公報)
【特許文献3】
特開平5−109840号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、ツール押圧部材の押圧面とツールホルダの摺接面とは、ばねの付勢力で常に摺接しており、ツールホルダが取付けられた移動部(XY駆動部)には、前記摺接部の荷重が常時加わっているので、移動部を移動させるために大きな駆動力を必要とする。また移動部の移動によって摺接部の摩擦抵抗によってごみが発生し易い。
【0005】
本発明の課題は、ツールを水平方向に移動させる駆動部の駆動力が小さくて良く、かつごみの発生が防止されるインナーリードボンディング装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項1は、インナーリードにダイをボンディングするツールと、このツールが固定され上下動可能に設けられたツールホルダと、前記ツールを上方に付勢するばねと、前記ツールホルダを上下方向にガイドするツールホルダガイド部材と、このツールホルダガイド部材を水平方向に駆動する駆動部と、この駆動部と別個に設けられた基台と、この基台に上下動可能に設けられ、前記ツールホルダを押圧するツール押圧部材と、このツール押圧部材を上下駆動させる上下駆動手段とを備えたインナーリードボンディング装置において、
前記ツールホルダには、前記ツールホルダガイド部材に当接して上限位置を規制するストッパ部が設けられ、前記駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材に前記ばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ツールホルダより離れた状態にあることを特徴とする。
【0007】
上記課題を解決するための本発明の請求項2は、上記請求項1において、前記ツールホルダの前記ツール押圧部材に対応した上面には、ロードセルが設けられ、前記駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材に前記ばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ロードセルより離れた状態にあることを特徴とする。
【0008】
上記課題を解決するための本発明の請求項3は、上記請求項1において、前記ツールホルダ又は前記ツール押圧部材の途中には、ロードセルが設けられ、前記駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材に前記ばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ツールホルダより離れた状態にあることを特徴とする。
【0009】
上記課題を解決するための本発明の請求項4は、上記請求項2又は3において、前記ロードセルの出力によって前記ツールによるボンディング荷重を制御する制御回路を設けたことを特徴とする。
【0010】
上記課題を解決するための本発明の請求項5は、上記請求項2において、前記上下駆動手段は、前記ツール押圧部材に固定されたナットと、このナットに螺合されたねじ軸と、このねじ軸を駆動するサーボモータとからなることを特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の請求項6は、上記請求項5において、前記ツール押圧部材と前記ロードセルとの隙間は、前記ロードセルの出力値が0になった時を基準に前記サーボモータの回転量によって設定することを特徴とする。
【0011】
上記課題を解決するための本発明の請求項7は、上記請求項3において、前記ツール押圧部材と前記ツールホルダとの隙間を検出する隙間検出用センサを設けたことを特徴とする
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のインナーリードボンディング装置の一実施の形態を図1乃至図5により説明する。図1に示すように、ダイステージ1に載置されたダイ2のバンプ3とキャリアテープ4に設けられたインナーリード5とは、ツール6によってボンディングされる。
【0013】
ツール6はツールホルダ10に固定されており、ツールホルダ10はツールホルダガイド部材11に上下動可能に設けられている。ツールホルダ10には、ツールホルダガイド部材11の下面に当接するストッパ部10aが形成されており、ストッパ部10aがツールホルダガイド部材11に当接するように、ツールホルダ10とツールホルダガイド部材11にはばね12が掛けられている。ツールホルダガイド部材11は、XY駆動部13に固定されている。ツールホルダ10の上端には、ロードセル14が固定されている。
【0014】
XY駆動部13の上方に設けられた基台20上にはブラケット21が固定されており、ブラケット21の上部には、エンコーダ等の位置検出器22を有するサーボモータ23が軸線を垂直にして固定されている。サーボモータ23の出力軸には、ねじ軸24が連結されており、ねじ軸24にはナット25が螺合されている。ナット25には、前記ロードセル14の上方に配設されたツール押圧部材26が固定されている。そこで、サーボモータ23を駆動させると、ねじ軸24が回転してナット25を介してツール押圧部材26が上下動させられる。
【0015】
サーボモータ23及びXY駆動部13は、図4に示す制御回路によって制御される。荷重設定メモリ30には予め設定されたボンディング荷重が記憶されており、ロードセル14の出力荷重は比較回路31によって荷重設定メモリ30に記憶された設定荷重と比較され、一致すると制御部32より一致信号が出力する。ボンディング時間は予めタイマー33に設定されている。サーボモータ23に取付けられた位置検出器22の出力、即ちツール押圧部材26の上下移動量は、制御部32に入力される、制御部32は、エンコーダ22の出力に基づいてモータドライバ34を介してサーボモータ23を制御する。
【0016】
次にボンディング動作を図5を参照して説明する。図5(a)は、ツール押圧部材26の上下移動を示し、ツール押圧部材26の上下移動量及び移動速度は、サーボモータ23の回転量及び回転速に比例する。図5(b)は、ツール6の上下移動を示し、ツール押圧部材26がロードセル14に当接している間の移動は、図5(a)のツール押圧部材26の移動と同じとなる。
【0017】
図1に示すように、ツール押圧部材26がロードセル14より離れた状態、またツール6が図3に示す第1ボンディング部位70の上方に位置した状態で、サーボモータ23が駆動され、ツール押圧部材26が図5(a)に示すように下降する。まず、ツール押圧部材26は低速で下降40させられる。ツール押圧部材26がロードセル14に接触Aすると、ツール押圧部材26にはばね12の付勢力が作用し、図5(c)に示すようにロードセル14よりばね12の付勢力による出力荷重61が出力するようになる。このロードセル14の出力荷重61変化によりツール押圧部材26は高速で下降41し、ツール6もツール押圧部材26と共に高速で下降51する。
【0018】
そして、ツール6がインナーリード5に接触Cする直前Bよりツール押圧部材26及びツール6は低速で下降42、52し、インナーリード5が押し下げられてダイ2に接触Cし、図2に示すようにインナーリード5はダイ2のバンプ3に圧接される。インナーリード5がバンプ3に圧接すると、ロードセル14の荷重は上昇62する。そこで、ロードセル14の出力が荷重設定メモリ30に記憶されたボンディング荷重63になると、比較回路31より信号が出力し、制御部32からの信号によってサーボモータ23の回転は停止する。そして、ツール6の加圧力と熱により、図3に示す第1ボンディング部位70のバンプ3はインナーリード5に接続される。
【0019】
タイマー33に設定された一定時間後、サーボモータ23は高速で逆回転し、ツール押圧部材26は上昇43し、ツール6はばね12の付勢力でツール押圧部材26に追従して上昇53してキャリアテープ4より離間する。その後、ツールホルダ10のストッパ部10aがツールホルダガイド部材11に当接してツール6の上昇は停止54し、ロードセル14の出力値は0となる。この状態より更にサーボモータ23が回転し、ロードセル14とツール押圧部材26との隙間が所定の隙間になると、サーボモータ23の回転は停止し、ツール押圧部材26の上昇も停止44する。
【0020】
次にXY駆動部13が駆動され、ツール6は図3に示す第2ボンディング部位71の直上に位置決めされる。続いて、前記第1ボンディング部位70へのボンディング動作と同様に、サーボモータ23が正回転及び逆回転して第2ボンディング部位71のインナーリード5にダイ2をボンディングする。
【0021】
このように、XY駆動部13が駆動される時は、ロードセル14はツール押圧部材26より離れており、ロードセル14とツール押圧部材26との摺動抵抗は生じないので、XY駆動部13の駆動力は小さくて良いと共に、ごみ等は発生しない。
【0022】
図6は本発明のインナーリードボンディング装置の他の実施の形態を示す。なお、図1及び図2と同じ又は相当部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。前記実施の形態は、ツールホルダ10の上端にロードセル14を固定し、ツール押圧部材26はロードセル14に作用するように構成した。本実施の形態は、ツールホルダ10を下部ツールホルダ10Aと上部ツールホルダ10Bに2分割し、下部ツールホルダ10Aと上部ツールホルダ10B間にロードセル14を設けた。即ち、下部ツールホルダ10Aはツール6を保持し、上部ツールホルダ10Bはツールホルダガイド部材11に上下動可能に設けられている。
【0023】
ところで、前記実施の形態は、ツールホルダ10の上端にロードセル14を設けた。従って、ツール押圧部材26とロードセル14との隙間の設定は、熱によりツールホルダ10の上面の位置が変化しても、ロードセル14の出力が0になった時を基準にサーボモータ23の回転量で制御できる。しかし、本実施の形態は、下部ツールホルダ10Aと上部ツールホルダ10B間にロードセル14が設けられている。そこで、後記するように、ロードセル14の出力が0になった時は、ツール6がインナーリード5より離れた時であるので、上部ツールホルダ10Bとツール押圧部材26との隙間を検出するために、基台20に隙間検出用センサ27を設けた。この隙間検出用センサ27の出力信号は、図7に示すように制御部32に入力される。
【0024】
本実施の形態においても、ツール押圧部材26及びツール6の上下移動は図5(a)、(b)と同じである。しかし、ロードセル14の出力は図5(d)のようになる。即ち、ばね12の付勢力はロードセル14には作用しないので、ロードセル14は、ツール6によってインナーリード5がダイ2に接触Cした後に出力する。またボンディングが完了し、サーボモータ23が逆回転し、ツール押圧部材26の上昇43に追従してツール6が上昇53し、ツール6がインナーリード5より離れた時にロードセル14の出力は0となる。そして、ツールホルダ10のストッパ部10aがツールホルダガイド部材11に当接してツール6の上昇は停止54し、この状態より更にサーボモータ23が回転し、隙間検出用センサ27により検出された上部ツールホルダ10Bとツール押圧部材26との隙間が所定の隙間になると、サーボモータ23の回転は停止し、ツール押圧部材26の上昇も停止44する。
【0025】
従って、XY駆動部13を駆動させる時は、上部ツールホルダ10Bに設けられたストッパ部10aがツールホルダガイド部材11に当接し、ツール押圧部材26は上部ツールホルダ10Bより離れた状態にあることは言うまでもない。このように構成しても、前記実施の形態と同様の効果が得られる。なお、図示しないが、ロードセル14は、ツール押圧部材26の途中に設けてもよいことは言うまでもない。
【0026】
また上記実施の形態は、ツール6で第1ボンディング部位70又は第2ボンディング部位71の全てのインナーリード5をダイ2に一度にボンディングする場合について説明したが、本実施の形態は、例えばツール6の大きさが1個のインナーリード5に対応した大きさで、1個のインナーリード5をダイ2の1個のバンプ3に個別にシングルポイントボンディングする場合にも適用できる。このようなシングルポイントボンディングは、ツール6がそれぞれのインナーリード5に対応するように頻繁にXY駆動部13を駆動させる必要があるので、本実施の形態のようにXY駆動部13を駆動させる時にツール押圧部材26がロードセル14より離れていると非常に効果的である。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、ツールが固定されたツールホルダには、このツールホルダを上下方向にガイドするツールホルダガイド部材に当接して上限位置を規制するストッパ部が設けられ、駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材にばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ツールホルダより離れた状態にあるので、ツールを水平方向に移動させる駆動部の駆動力が小さくて良く、かつごみの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインナーリードボンディング装置の一実施の形態を示す側面図である。
【図2】ボンディング状態を示す側面図である。
【図3】キャリアテープの概略平面図である。
【図4】制御回路のブロック図である。
【図5】ツール押圧部材の上下移動、ツールの上下移動及びロードセルの出力を示す図である。
【図6】本発明のインナーリードボンディング装置の他の実施の形態を示す側面図である。
【図7】図6の制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 ダイステージ
2 ダイ
3 バンプ
4 キャリアテープ
5 インナーリード
6 ツール
10 ツールホルダ
10A 下部ツールホルダ
10B 上部ツールホルダ
10a ストッパ部
11 ツールホルダガイド部材
12 ばね
13 XY駆動部
14 ロードセル
20 基台
21 ブラケット
22 位置検出器
23 サーボモータ
26 ツール押圧部材
30 荷重設定メモリ
31 比較回路
32 制御部
33 タイマー33
70 第1ボンディング部位
71 第2ボンディング部位

Claims (7)

  1. インナーリードにダイをボンディングするツールと、このツールが固定され上下動可能に設けられたツールホルダと、前記ツールを上方に付勢するばねと、前記ツールホルダを上下方向にガイドするツールホルダガイド部材と、このツールホルダガイド部材を水平方向に駆動する駆動部と、この駆動部と別個に設けられた基台と、この基台に上下動可能に設けられ、前記ツールホルダを押圧するツール押圧部材と、このツール押圧部材を上下駆動させる上下駆動手段とを備えたインナーリードボンディング装置において、
    前記ツールホルダには、前記ツールホルダガイド部材に当接して上限位置を規制するストッパ部が設けられ、前記駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材に前記ばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ツールホルダより離れた状態にあることを特徴とするインナーリードボンディング装置。
  2. 前記ツールホルダの前記ツール押圧部材に対応した上面には、ロードセルが設けられ、前記駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材に前記ばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ロードセルより離れた状態にあることを特徴とする請求項1記載のインナーリードボンディング装置。
  3. 前記ツールホルダ又は前記ツール押圧部材の途中には、ロードセルが設けられ、前記駆動部を駆動させて前記ツールを水平移動させる時は、前記ツールホルダのストッパ部が前記ツールホルダガイド部材に前記ばねの付勢力で当接し、かつ前記ツール押圧部材は前記ツールホルダより離れた状態にあることを特徴とする請求項1記載のインナーリードボンディング装置。
  4. 前記ロードセルの出力によって前記ツールによるボンディング荷重を制御する制御回路を設けたことを特徴とする請求項2又は3記載のインナーリードボンディング装置。
  5. 前記上下駆動手段は、前記ツール押圧部材に固定されたナットと、このナットに螺合されたねじ軸と、このねじ軸を駆動するサーボモータとからなることを特徴とする請求項2記載のインナーリードボンディング装置。
  6. 前記ツール押圧部材と前記ロードセルとの隙間は、前記ロードセルの出力値が0になった時を基準に前記サーボモータの回転量によって設定することを特徴とする請求項5記載のインナーリードボンディング装置。
  7. 前記ツール押圧部材と前記ツールホルダとの隙間を検出する隙間検出用センサを設けたことを特徴とする請求項3記載のインナーリードボンディング装置。
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