JP4016198B2 - ボンディング装置のボンディングツール吸着位置修正方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、チップを吸着するボンディングツールをチップの品種に応じて交換してボンディングするボンディング装置の改良に関するもので、詳しくはボンディングツール交換時等にツール保持部とボンディングツールの位置がずれた場合、該ボンディングツールの位置を修正するための機構を有するボンディング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
チップを吸着するボンディングツールをチップの品種に応じて交換してボンディングするボンディング装置では、ツールストッカに収容されたツールをボンディングヘッドのツール保持部に吸着する。この交換時にツール保持部とボンディングツールがずれてしまい、面内の位置精度が出せず、特に0.5mm以下の微小チップでのピックアップ姿勢が悪くなるという問題点が生じていた。
【0003】
そこで特許文献1に示されるように、ボンディングツールが、本体保持部に保持されるとセンタリングされる形状の嵌合部を本体保持部に形成し、ボンディングツールを常に本体保持部の中央に位置させ本体保持部とボンディングツールの間のずれを防止しようとする手段が開発された。しかし、両者の嵌合箇所で誤差が生じることは防止できず、ボンディングツールの保持位置修正のための手段の開発が求められていた。
【0004】
【特許文献1】
実公昭58−31411号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するために、ツール保持部に吸着されたボンディングツールとツール収容部の内面とを当接させることでボンディングツールの吸着位置を修正し、ツール保持部とボンディングツールのずれを防止しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、次の手段を採用する。
第1に、下端面にチップ用吸引口を有するツール保持部と、ツール保持部の下端に装着され、ツール保持部のチップ用吸引口と連通するチップ用吸引孔が形成されたチップを吸着保持するボンディングツールとを備え、チップの品種に応じてボンディングツールを交換するボンディング装置とする。
第2に、ツール保持部の下端面にボンディングツールを吸着する吸着手段を設ける。
第3に、異なるチップに対応する複数のボンディングツールを、ツール保持部の下端面と当接する吸着面を上方に向けた状態で水平方向にクリアランスを有して収容するツール収容部と、ツール保持部とツール収容部を相対的に水平方向に移動させる手段を設ける。
第4に、ツール保持部がボンディングツールを吸着したら、ツール保持部とツール収容部を相対的に水平方向に移動させ、ボンディングツールとツール収容部の内面とを当接させることでボンディングツールの吸着位置を修正する。
【0007】
第2の発明は、第1の発明の改良に関するもので、次の手段を付加したものである。
第1に、吸着手段が、ボンディングツールの吸着力を強弱に調整する調整手段を備えたものとする。
第2に、ツール保持部は、弱い吸着力でボンディングツールを吸着して、ボンディングツールを上昇させてからボンディングツールの吸着位置を修正し、修正後は修正中より強い吸着力で吸着する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明に係るボンディング装置の一実施例を示す概略斜視図である。実施例に係るボンディング装置1は、チップ2を基板3に搭載するボンディング装置であり、実施例でのチップ2は、大きさが一辺0.3mm以下の非常に小さいものを用いている。本発明は、微小のチップ2をボンディングするボンディング装置1を主眼として開発されたものである。
【0009】
ボンディング装置1は、ボンディングユニット4と基板ステージ部5とを主要部とするものである。
【0010】
ボンディングユニット4は、図1に示されるように横方向移動装置であるX軸駆動装置6と昇降装置であるZ軸駆動装置7により上下左右に移動可能なボンディングヘッド8を有し、該ボンディングヘッド8の下部にツール保持部9が形成され、図2に示されるようにツール保持部9の下端面にボンディングツール10が吸着されたものである。
【0011】
ツール保持部9には、図2及び図3に示されるように中央縦方向にチップ用吸引口11が穿設され、下端面にはボンディングツール10の吸着手段となる吸着溝12とが形成されている。尚、実施例でのボンディングヘッド10の吸着手段としてバキューム源15での吸引力を利用しているが、マグネットの磁力を利用するもの等、他の手段であっても良い。この場合、上記吸着溝12の形成は不要である。
【0012】
吸着溝12は、ボンディングツール10の形状に合致した方形枠に穿設されたもので、吸着溝12の内側底面には、ツール吸引口13が穿設されている。該ツール吸引口13は、通気路23及び強弱切換装置14を介して、バキューム源15と接続されている。尚、実施例では、上記ボンディングツール10の吸着のためのバキューム源15は、図示されていないチップ2の吸着のためのバキューム源とは異なるものとされている。
【0013】
基板ステージ部5には、図示されていないX軸駆動モータ及びY軸駆動モータにより、X軸方向及びY軸方向への水平移動が可能なX−Yテーブル16が存在する。
【0014】
X−Yテーブル16上には、基板3が載置され、基板3とチップ2がボンディングされるボンディングステージ17と、チップ供給部となる多数のチップ2が収容されたチップトレイ18と、ボンディングツール10が収容されているツール収容部19とが、設けられている。尚、ツール収容部19は、X−Yテーブル16に固定されており、X−Yテーブル16の移動により一体的に移動する。
【0015】
本発明におけるボンディング装置1は、チップ2の品種に応じてボンディングツール10を交換する方式のものであるので、ツール収容部19は、複数のボンディングツール10が収容されている。
【0016】
実施例でのボンディングツール10は、方形のもので、窒化珪素等の素材にて作成されており、図2に示されるように、ツール保持部9のチップ用吸引口11と連通するチップ用吸引孔20が中央縦方向に形成されており、ツール保持部9の下端に装着される。
【0017】
ツール収容部19は、ボンディングツール10が収容される方形の凹部が形成されており、該凹部にボンディングツール10が、ツール保持部9の下端面と当接する吸着面21を上方に向けて収容される。この凹部の大きさは、ボンディングツール10の吸着面21を上方に向けた状態で収容した場合に、水平方向にクリアランス22が存在する大きさである。尚、実施例では3個の凹部が形成されている。
【0018】
以下、ボンディングツール10の交換及び吸着位置修正の動作について説明する。先ず、ツール保持部9とツール収容部19の中心が一致するようにX−Yテーブル16が移動する。ツール保持部9がツール交換の設定高さにまで高速下降する。その後、低速にて下降し、ツール保持部9に吸着したボンディングツール10がツール収容部19に接触したこと検出する。検出後、ツール吸着の真空破壊を行い、ボンディングツール10をツール保持部9から外し、ツール収容部19に収容する。
【0019】
続いて、ツール保持部9を上昇させ、X−Yテーブル16を交換するボンディングツール10の吸着位置に移動させる。移動後、ツール保持部9を設定高さまで下降させる。その後、ツール保持部9を低速で下降させながら、ツール保持部9とボンディングツール10が接触したことを検出したら、ツール保持部9の下降を停止し、強弱切換装置14によりバキューム源15を低真空に調節して、ボンディングツール10を吸着する。この吸着のための低真空は、ツール保持部9が、ボンディングツール10を保持して持ち上げることができ、且つ、ボンディングツール10をずらすことができる程度の負圧である。
【0020】
ツール保持部9が、微小距離(実施例ではおおよそ50ミクロン)上昇し、X−Yテーブル16がX軸方向、Y軸方向に移動し、ツール収容部19の内側の側面がボンディングツール10の側面にあたることにより、ツール保持部9に対するボンディングツール10の位置を予め設定した位置に修正する。ツール収容部19の内側にボンディングツール10の側面にあてるための移動量は、ボンディングツール10とツール保持部9の下端面が同形状・同寸法であれば、ツール保持部9の側面とツール収容部19の内側面とがX軸方向・Y軸方向の位置が一致する予め設定した量である。この位置修正動作をボンディングツール10の4側面すべてについて行う。この位置修正動作を行うことでボンディングツール10がツール保持部9の中心に位置合わせされるのである。
【0021】
実施例において水平方向への移動を、X−Yテーブル16を駆動し、ツール収容部19側を移動することにより行っているが、この移動は相対的なもので良いので、ボンディングヘッド8を水平移動させ、ボンディングツール10側を移動させる手段でも良い。
【0022】
位置修正動作は、4側面すべてに対して行う方法の他、ツール収容部19の対角線上の2角に当接させる方法や、該対角線上の2角の一方に合わせてツール保持部9を下降させて、ボンディングツール10を吸着すれば、他方の角に当接させ、位置修正を行うことも可能である。ツール収容部19の内側角にボンディングツール10の角あてるための移動量は、ボンディングツール10とツール保持部9の下端面が同形状・同寸法であれば、ツール保持部9の角とツール収容部19の内側面の角とが一致する予め設定した量である。この位置修正動作を行うことでもボンディングツール10がツール保持部9の中心に位置合わせされるのである。
【0023】
ボンディングツール10の位置修正が完了したら、強弱切換装置14で、ツール吸着圧を高真空に切り替え、ボンディングツール10をツール保持部9に強固に吸着する。そして、ツール保持部9が上昇し、交換作業は完了する。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、ツール保持部の下端面にボンディングツールを吸着する吸着手段と、複数のボンディングツールを、ツール保持部の下端面と当接する吸着面を上方に向けた状態で水平方向にクリアランスを有して収容するツール収容部と、ツール保持部とツール収容部を相対的に水平方向に移動させる手段を備え、ツール保持部がボンディングツールを吸着したら、ツール保持部とツール収容部を相対的に水平方向に移動させ、ボンディングツールとツール収容部の内面とを当接させることでボンディングツールの吸着位置を修正することを特徴とするものであるので、ツール交換時に容易にボンディングツールの吸着位置を修正することができ、ボンディングツール交換精度の高いボンディング装置のボンディングツール吸着位置修正方法となった。
【0025】
請求項2記載の発明の効果ではあるが、吸着手段が、ボンディングツールの吸着力を強弱に調整する調整手段を備え、ツール保持部は、弱い吸着力でボンディングツールを吸着して、ボンディングツールを上昇させてから吸着位置を修正し、修正後は修正中より強い吸着力で吸着するものであるので、保持位置の修正作業中のボンディングツール位置移動動作が容易であり、更に、位置修正後の強固な保持が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボンディング装置の一実施例を示す概略斜視図
【図2】ボンディングツールとツール保持部の関係を示す断面説明図
【図3】ツール保持部の底面図
【図4】ツール収容部の部分平面図
【図5】ツール収容部の断面説明図
【図6】修正の動作を示す断面説明図
【符号の説明】
1.....ボンディング装置
2.....チップ
3.....基板
4.....ボンディングユニット
5.....基板ステージ部
6.....X軸駆動装置
7.....Z軸駆動装置
8.....ボンディングヘッド
9.....ツール保持部
10....ボンディングツール
11....チップ吸引口
12....吸着溝
13....ツール吸引口
14....強弱切換装置
15....バキューム源
16....X−Yテーブル
17....ボンディングステージ
18....チップトレイ
19....ツール収容部
20....チップ吸着用孔
21....吸着面
22....クリアランス
23....通気路
Claims (2)
- 下端面にチップ用吸引口を有するツール保持部と、ツール保持部の下端に装着され、ツール保持部のチップ用吸引口と連通するチップ用吸引孔が形成されたチップを吸着保持するボンディングツールとを備え、チップの品種に応じてボンディングツールを交換するボンディング装置において、
ツール保持部の下端面にボンディングツールを吸着する吸着手段と、
異なるチップに対応する複数のボンディングツールを、ツール保持部の下端面と当接する吸着面を上方に向けた状態で水平方向にクリアランスを有して収容するツール収容部と、ツール保持部とツール収容部を相対的に水平方向に移動させる手段を備え、
ツール保持部がボンディングツールを吸着したら、ツール保持部とツール収容部を相対的に水平方向に移動させ、ボンディングツールとツール収容部の内面とを当接させることでボンディングツールの吸着位置を修正することを特徴とするボンディング装置のボンディングツール吸着位置修正方法。 - 吸着手段が、ボンディングツールの吸着力を強弱に調整する調整手段を備え、ツール保持部は、弱い吸着力でボンディングツールを吸着して、ボンディングツールを上昇させてからボンディングツールの吸着位置を修正し、修正後は修正中より強い吸着力で吸着することを特徴とする請求項1記載のボンディング装置のボンディングツール吸着位置修正方法。
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