JP4593176B2 - Bonding apparatus and bonding tool - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品などの接合対象物を基板の電極などの被接合面にボンディングする電子部品のボンディング装置およびボンディングツールに関するものである。 The present invention relates to an electronic component bonding apparatus and a bonding tool for bonding an object to be bonded such as an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate.
電子部品などの接合対象物を基板の電極などの被接合面にボンディングする方法として超音波圧接が知られている。この方法は、電子部品を被接合面に対して押圧しながら電子部品に超音波振動を与え、接合面を微小に振動させて密着させるものである。超音波圧接に用いられるボンディングツールは、振動発生源の振動を電子部品に伝達させる細長形状のホーンを有しており、このホーンに設けられた接合作用部によって電子部品に荷重と振動を作用させながら、電子部品を被接合面に圧着してボンディングする。 As a method for bonding an object to be bonded such as an electronic component to a surface to be bonded such as an electrode of a substrate, ultrasonic pressure welding is known. This method applies ultrasonic vibration to the electronic component while pressing the electronic component against the surface to be bonded, and causes the bonding surface to vibrate minutely to adhere. A bonding tool used for ultrasonic pressure welding has an elongated horn that transmits vibration of a vibration generation source to an electronic component, and a load and vibration are applied to the electronic component by a joint acting portion provided on the horn. However, the electronic component is bonded to the surface to be bonded by pressure bonding.
このようなボンディングツールとして、ホーンにヒータを内蔵したものが知られている(たとえば特許文献1参照)。これにより、ボンディング時に接合作用部を介して電子部品を加熱することができ、ボンディング効率を向上させることができるという利点がある。
ところでホーンにヒータを内蔵したボンディングツールにおいては、ヒータによる加熱作用に加えて振動子自体の発熱のため振動子の温度が上昇し、振動特性が変動する傾向がある。このような振動特性の変動を防止するために、ボンディングツールに振動子冷却機能を備えることが考えられる。この場合、振動子がホーンの片側のみに装着されている場合には、ホーンは振動子側のみが振動子冷却機能によって冷却される。 By the way, in a bonding tool in which a heater is incorporated in a horn, the temperature of the vibrator increases due to the heat generated by the vibrator itself in addition to the heating action of the heater, and the vibration characteristics tend to fluctuate. In order to prevent such fluctuations in vibration characteristics, it is conceivable that the bonding tool has a vibrator cooling function. In this case, when the vibrator is mounted only on one side of the horn, only the vibrator side is cooled by the vibrator cooling function.
ところがこの振動子冷却機能を前述のようにホーン内部にヒータを内蔵したタイプのボンディングツールに設けると、次のような不都合が生じる。すなわち振動子冷却機能は振動子を冷却するのみならず、接合作用部を加熱するために内蔵されたヒータからホーンに伝達される熱を奪う作用を有する。このためホーン内部の温度分布が対称とならず振動子装着側の温度が反対側よりも低くなり、ボンディングツールに温度勾配が生じる。そしてこの温度勾配によるボンディングツールの熱変形によりボンディング品質の低下を招く結果となっていた。 However, when this vibrator cooling function is provided in a bonding tool of a type in which a heater is built in the horn as described above, the following inconvenience occurs. In other words, the vibrator cooling function not only cools the vibrator but also has an action of taking heat transferred from the built-in heater to the horn to heat the bonding operation portion. For this reason, the temperature distribution inside the horn is not symmetric, the temperature on the vibrator mounting side is lower than the opposite side, and a temperature gradient is generated in the bonding tool. The bonding tool deteriorates due to thermal deformation of the bonding tool due to the temperature gradient.
そこで本発明は、ボンディングツール内の温度分布を均一に保ち、高いボンディング品質を確保することができるボンディング装置およびボンディングツールを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a bonding apparatus and a bonding tool that can maintain a uniform temperature distribution in the bonding tool and ensure high bonding quality.
本発明のボンディング装置は、接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に圧着するボンディング装置であって、前記接合対象物に当接するボンディングツールと、このボンディングツールを前記接合対象物に押圧する押圧手段とを備え、前記ボンディングツールは、横長のホーンと、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第1方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンの前記第1方向の中央部から前記第1方向と略直交する第2方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンの第1方向に設けられた装着孔に挿入された加熱手段と、前記加熱手段と振動子との間に設けられ前記振動子を冷却する冷却手段とを備え、前記加熱手段を前記接合作用部の中心よりも前記振動子寄りに配置した。 A bonding apparatus according to the present invention is a bonding apparatus that presses a bonding target against a surface to be bonded while applying a load and vibration to the bonding target, the bonding tool contacting the bonding target, and the bonding tool. The bonding tool includes a horizontally long horn, a vibrator that applies longitudinal vibration to the horn in a first direction along a longitudinal direction of the horn, and the horn. A convex portion provided so as to protrude from a central portion of the first direction in a second direction substantially orthogonal to the first direction, and a bonding action provided at an end portion of the convex portion and contacting the object to be joined A heating means inserted into a mounting hole provided in the first direction of the horn, and a cooling means provided between the heating means and the vibrator for cooling the vibrator. It was placed on the vibrator closer than the center of the bonding working portion.
本発明のボンディングツールは、接合対象物に荷重と振動を作用させながらこの接合対象物を被接合面に圧着するボンディングツールであって、横長のホーンと、このホーンに対してホーンの長手方向に沿った第1方向に縦振動を付与する振動子と、前記ホーンの前記第1方向の中央部から前記第1方向と略直交する第2方向に突出して設けられた凸状部と、この凸状部の端部に設けられ前記接合対象物に当接する接合作用部と、前記ホーンの第1方向に設けられた装着孔に挿入された加熱手段と、前記加熱手段と振動子との間に設けられ前記振動子を冷却する冷却手段とを備え、前記加熱手段を前記接合作用部の中心よりも前記振動子寄りに配置した。 A bonding tool according to the present invention is a bonding tool for pressing a bonding target object on a surface to be bonded while applying a load and vibration to the bonding target object, and a horizontally long horn and a longitudinal direction of the horn with respect to the horn. A vibrator that imparts longitudinal vibration in a first direction along the projection, a convex portion that projects from a central portion of the horn in the first direction in a second direction substantially orthogonal to the first direction, and the convex portion A joining action portion that is provided at an end portion of the shaped portion and contacts the object to be joined, a heating means inserted in a mounting hole provided in the first direction of the horn, and between the heating means and the vibrator Provided with a cooling means for cooling the vibrator, and the heating means is disposed closer to the vibrator than the center of the bonding operation portion.
本発明によれば、接合作用部を介して電子部品を加熱する加熱手段と振動子を冷却するための冷却手段とを備えた構成のボンディングツールにおいて、加熱手段の長手方向の加熱分布の中心位置を接合作用部の中心位置よりも振動子寄りに配置すること等により、ボンディングツール内の温度分布を均一に保ち、高いボンディング精度を確保することができる。 According to the present invention, in a bonding tool having a configuration including a heating unit that heats an electronic component via a bonding unit and a cooling unit that cools a vibrator, the central position of the heating distribution in the longitudinal direction of the heating unit Is disposed closer to the vibrator than the center position of the bonding operation portion, the temperature distribution in the bonding tool can be kept uniform, and high bonding accuracy can be ensured.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のボンディング装置の正面図、図2は本発明の一実施の形態のボンディングツールの正面図、図3は本発明の一実施の形態のボンディングツールの平面図、図4は本発明の一実施の形態のボンディングツールの部分断面図、図5は本発明の一実施の形態のボンディングツールの側面図、図6は本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける加熱状態の説明図、図7は本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける振動子の装着状態の説明図、図8は本発明の一実施の形態のボンディングツールにおける板状部材の結合状態の説明図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a bonding tool according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the bonding tool according to an embodiment of the present invention. 4 is a partial cross-sectional view of a bonding tool according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a side view of the bonding tool according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a bonding tool according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory view of the heating state, FIG. 7 is an explanatory view of the mounting state of the vibrator in the bonding tool according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a state of coupling of the plate-like members in the bonding tool of the embodiment of the present invention. It is explanatory drawing.
まず図1を参照して、ボンディング装置の構造を説明する。このボンディング装置は、接合対象物である半導体チップに荷重と振動を作用させながらこの半導体チップを被接合面である基板に圧着して接合する機能を有するものである。図1において、位置決めテーブル1の上面に設けられた基板保持部2には、基板3が保持されている。基板3には下面に複数のバンプ4aが設けられた半導体チップ4が、超音波ボンディングにより圧着される。
First, the structure of the bonding apparatus will be described with reference to FIG. This bonding apparatus has a function of pressing and bonding a semiconductor chip to a substrate as a bonded surface while applying a load and vibration to the semiconductor chip as a bonding target. In FIG. 1, a
位置決めテーブル1の上方にはボンディング機構が配設されている。ボンディング機構は、昇降押圧機構5によって昇降動作を行う昇降ブロック6の下面に、ボンディングツール7を装着して構成されている。ボンディングツール7は横長の棒状部材であるホーン8を主体としており、ホーン8の1方側の端部には振動子11が装着されている。ホーン8の下面8aの中央部には凸状部9aが設けられており、凸状部9aの端部には接合作用部10が固着されている。接合作用部10の下面は接合対象の半導体チップ4に当接する当接面10aとなっている。
A bonding mechanism is disposed above the positioning table 1. The bonding mechanism is configured by attaching a
ボンディングツール7の当接面10aに半導体チップ4を保持させた状態で、昇降押圧機構5によってボンディングツール7を下降させることにより、半導体チップ4は基板3に対して押圧される。この状態で振動子11を駆動することにより半導体チップ4にはホーン8および接合作用部10を介して荷重と振動が作用し、これにより半導体チップ4は基板3に接合される。したがって、昇降押圧機構5はボンディングツール7を半導体チップ4に押圧する押圧手段となっている。
The
以下、図2、図3、図4、図5を参照してボンディングツール7の構造について説明す
る。ボンディングツール7のホーン8は金属材料(例えばステンレス、アルミニウム、チタン等)等から成り、矩形断面を有する棒状体である。図2に示すように、ホーン8の下面8aにはホーン8の長手方向(第1方向)と直交する第2方向に突出して凸状部9aが設けられている。
Hereinafter, the structure of the
ホーン8の一方側の側端部には振動子11がスペーサ12を介してボルト締結されており、振動子11は側面に突出した電極11aを介して振動子駆動部13に接続されている。スペーサ12の機能については後述する。振動子駆動部13によって振動子11を駆動することにより、ホーン8の長手方向に沿った第1方向に縦振動が付与される。したがって振動子11は、ホーン8の長手方向に沿った第1方向に振動を付与する振動付与手段となっている。なおスペーサ12は必須のものではない。
A
図3に示すように、ホーン8の両側の側面8dには、それぞれホーン取り付け用のリブ8cがホーン8から外側に突出して設けられており、リブ8cに設けられた取付穴にボルト(図示省略)を挿入して昇降ブロック6に締結することにより、ホーン8は昇降ブロック6に両持ち支持状態で固定される。昇降ブロック6は、押圧手段である昇降押圧機構5にボンディングツール7を取り付ける取り付け部材となっている。
As shown in FIG. 3, ribs 8c for horn attachment are provided on the side surfaces 8d on both sides of the
リブ8cは凸状部9aを中心とした中心振り分位置に配置されており、2つのリブ8cの間の寸法は、振動部分を固定することによる振動の減衰を極小にするために、図2に示すように、振動子11によって付与される縦振動の半波長(L/2)に等しくなるように設定される。なお、当該寸法は振動の減衰が許容できる範囲であればよく、必ずしもL/2に等しくなくてもよい。
The rib 8c is disposed at the center distribution position with the convex portion 9a as the center, and the dimension between the two ribs 8c is shown in FIG. 2 in order to minimize the vibration attenuation caused by fixing the vibration portion. As shown in FIG. 4, the length is set to be equal to the half wavelength (L / 2) of the longitudinal vibration applied by the
図2には、ボンディングツール7の正面図とともに、振動子11によってホーン8に誘起される定在波振動の振幅のグラフを示しており、振動子11をホーン8に応じた適切な周波数で駆動してホーン8に第1方向の縦振動を付与して共振状態を作り出すことにより、ホーン8には図2のグラフに示すような定在波振動が発生する。ホーン8の定在波振動において、リブ8cの位置は水平方向の変位がほとんどない節となり、リブ8cの中心に位置する凸状部9aの位置は水平方向の振幅が最大となる腹に相当する。すなわち、昇降押圧機構5にボンディングツール7を取り付ける昇降ブロック6は、ホーン8に誘起される定在波振動の節を介してホーン8に連結される。そして凸状部9aの振動は当接面10aを介して半導体チップ4に伝達される。
FIG. 2 shows a graph of the amplitude of standing wave vibration induced on the
ホーン8において凸状部9aの反対側(第1方向の中心軸に関して対称方向)には、凸状部9aとほぼ同一形状で凸出した振動バランス部9bが設けられている。振動バランス部9bは、ボンディングツール7において、主として質量バランスを保つことによりホーン8の上下の振動バランスを保つために設けられており、この振動バランス部9bにより、ホーン8の振動分布および質量分布は第1方向の中心軸に対してほぼ対称となり、均一な振動伝達が確保される。
On the opposite side of the convex portion 9a in the horn 8 (a symmetric direction with respect to the central axis in the first direction), a vibration balance portion 9b protruding substantially in the same shape as the convex portion 9a is provided. The vibration balance portion 9b is provided in the
ホーン8の内部にはホーン上面に開孔した吸引孔8bが設けられている。吸引孔8bの一端部はホーン8の右端に設けられた埋め栓18によって閉塞され、他端部は凸状部9aに設けられた内部空間9cに連通している(図5参照)。更に内部空間9cは接合作用部10に設けられた吸着孔10bに連通している。吸引孔8bはホーン8の上面に当接したパッド14を介して真空吸引源15に接続されており、真空吸引源15を駆動することにより吸着孔10bから真空吸引し、これにより当接面10aに当接した半導体チップ4は当接面10aに真空吸着により保持される。
Inside the
ホーン8に振動子11が結合された左端面近傍には、複数のスリット8eが長手方向に
直交する水平方向(図2において紙面に垂直方向)に設けられている。各スリット8eは、ホーン8に垂直に設けられたエア流路孔8fおよびホーン8の上面に当接したパッド16を介してエア供給源17に接続されている。エア供給源17を駆動することによりスリット8eからエアが噴出され、これによりスリット8e近傍のホーン8は空冷作用により冷却される。なお、パッド16はシリコーン樹脂などの柔軟な樹脂からなっているので、ボンディングツール7の振動を阻害しにくい。
In the vicinity of the left end surface where the
そしてこの冷却効果により、以下に説明する加熱手段によってホーン8を加熱する際に、加熱手段からの伝熱による振動子11の昇温が防止され、振動子11の温度変動による振動特性の変動を防止することができるようになっている。スリット8e、エア流路孔8fおよびエア供給源17は、加熱手段と振動子11との間に設けられ振動子11を冷却する冷却手段となっている。
Due to this cooling effect, when the
次に、ホーン8の内部に設けられた加熱手段および測温手段について説明する。図2に示すように、ホーン8の内部には、右端面からリード線22、23が第1方向に挿入されている。リード線22、23はそれぞれ電気部品であるヒータ19、熱電対20を外部の加熱電源部25と接続するための電気配線であり、樹脂製のクッション24を介してブラケット26に結合されている。ブラケット26は金属の薄い板部材であり、ボルト28によって昇降ブロック6に締結されている。昇降ブロック6とブラケット26との間には、ワッシャ27が介在しており、昇降ブロック6とブラケット26との直接の接触を防止するようにしている。
Next, heating means and temperature measuring means provided in the
図4に示すように、ヒータ19、熱電対20はそれぞれホーン8の右半部にホーン8の長手方向(第1方向)に沿って設けられた円形断面の装着孔8g、8h内に挿入されている。図5に示すように、装着孔8g、8hはいずれもホーン8の第1方向に直交する断面内において、吸引孔8bと重ならない位置に設けられている。なお図4においてハッチングで示す断面は、図5における折れ線aに沿った断面を示している。
As shown in FIG. 4, the
装着孔8g内に第1方向に挿入されたヒータ19は棒状の加熱手段であり、ヒータ19を作動させることによりホーン8が加熱され、これにより接合作用部10の当接面10aを介して半導体チップ4が加熱される。この加熱により、ボンディング動作において半導体チップ4の基板3への圧着を短時間で効率よく行うことができる。
The
ヒータ19を連続して作動させると、ヒータ19から発生した熱はホーン8を伝わって振動子11に伝達され、振動子11を昇温させる。振動子11の昇温は振動特性の変動を招く要因となることから、振動子11への伝熱はできるだけ抑制することが望ましい。このため、本実施の形態に示すホーン8においては、前述のように振動子11の伝熱方向の手前側にスリット8eを設け、パッド16を介して供給されたエアをスリット8eから吹き出させることにより、ホーン8を介して伝達される熱をスリット8eによって放散して、振動子11への伝熱量を極力少なくするようにしている。
When the
装着孔8h内に第1方向に挿入された熱電対20は棒状の測温手段であり、ヒータ19による加熱時に接合作用部10の温度を測定する。この温度測定は、接合作用部10の直近位置においてホーン8内部の温度を測定することにより行われる。熱電対20によって測定された温度信号はリード線23を介して加熱電源部25(図2)の温調ユニットにフィードバックされ、ヒータ19はこの温度測定結果に基づいてフィードバック制御される。これにより、接合作用部10の温度は設定温度に保持され、半導体チップ4は当接面10aを介しての伝熱によって所定温度まで加熱される。
The
この温度測定において、熱電対20はホーン8内部の接合作用部10の直近位置に配設
されていることから、接合対象となる半導体チップ4の加熱制御のための温度測定を精細に行うことができ、ホーンの表面温度を非接触で検出する従来技術と比較して、高い温度調節精度を確保することが可能となっている。さらに、測温手段である熱電対20をホーン8の内部に装着する構成を採用していることから、ボンディングツール7の全体構成のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。
In this temperature measurement, since the
次にヒータ19および熱電対20のホーン8への装着方法について説明する。装着孔8
gの内径はヒータ19の外径よりも僅かに大きく設定されており、ヒータ19を装着孔8g内に挿入して装着した状態において、ヒータ19の外面と装着孔8gの内面との間に僅かな隙間G1が確保される。装着孔8hは長手方向の位置によって内径が異なる段付き形状となっている。なお、この段付き形状は必須のものではない。熱電対20の測温部が挿入される先端孔8h*の内径は測温部の外径よりも僅かに大きく設定されており、測温部を先端孔8h*内に挿入して装着した状態において、測温部の外面と先端孔8h*の内面との間に僅かな隙間G2が確保される。すなわち、ヒータ19および熱電対20は、ホーン8に固着されずにそれぞれの装着孔内において移動可能な状態、すなわちルーズな取り付け状態で装着されるようになっている。
Next, a method for attaching the
The inner diameter of g is set slightly larger than the outer diameter of the
そしてこのようにルーズな取り付け状態で装着されたヒータ19、熱電対20がホーン8から脱落しないように、本実施の形態においては以下に示す方法によってヒータ19、熱電対20を保持している。まず図4に示すように、リード線22,23をホーン8への挿入端の外側においてL字状に屈曲させる。そして屈曲されたリード線22、23を樹脂製のクッション24を介してブラケット26によって保持する。これによりヒータ19、熱電対20は、リード線22、23の剛性によってヒータ19、熱電対20の長手方向への変位が緩く拘束され、ホーン8からの抜け落ちが防止される。また熱電対20については、装着孔8hの開孔端においてリード線23をシリコーン樹脂等の軟性の樹脂で製作されたパイプ状の部材であるプラグ21によってホーン8へ弾性支持するようにしている。これにより、リード線23は装着孔8hの略中心位置に保持され、熱電対20の測温部を先端孔8h*内に無理なく挿入することができる。なお、プラグ21は必須のものではない。
In this embodiment, the
ここでブラケット26は、ホーン8と定在波振動の節の位置において連結された昇降ブロック6に結合されていることから、ホーン8から昇降ブロック6に伝達される振動は極小となり、したがってリード線22、23に過大な振動を付与することなくブラケット26によってリード線22、23を安定して保持することが可能となっている。なおリード線22、リード線23は必ずしもL字状に屈曲させる必要はなく、昇降ブロック6とホーン8の相対配置に応じてリード線22、23を保持する位置や保持形態を適宜選択すればよい。
Here, since the
上記構成においてヒータ19および熱電対20は、ホーン8に設けられた装着孔8g、8hの内面との間に隙間を保って装着され、電気配線であるリード線22,23によって外部と接続された電気部品であり、取り付け部材である昇降ブロック6に設けられたブラケット26に、リード線22,23を保持させることによりリード線22,23自体の剛性によって装着孔8g、8hからのヒータ19および熱電対20の脱落を防止するようにしている。
In the above configuration, the
このように、ヒータ19、熱電対20の装着をルーズな取り付け状態とし、さらにリード線22,23の剛性によって保持する構成を採用することにより、ヒータ19や熱電対20をそれぞれの装着孔8g、8hの内面に押し付ける接触圧が発生しない。このため温度変化によるホーン8の膨張・収縮が生じた場合においても装着状態が変動することなく、常に一定の装着状態が保たれる。したがって、ボンディング作業を反復して実行する過
程においてホーン8全体の剛性分布の変動が発生せず、安定した振動特性が保たれる。またヒータ19、熱電対20はホーン8に強固には固定されないことから、ヒータ19、熱電対20には超音波振動が直接伝達されない。このためヒータ19、熱電対20には振動に起因する破損が生じにくく、ヒータ19、熱電対20の部品寿命を延長することができる。
In this way, by adopting a configuration in which the mounting of the
なお、ヒータ19、熱電対20のホーン8への保持方法として、ホーン取付け用のリブ8cの位置、すなわち振動子11によってホーン8に誘起される定在波振動の節の位置において、ヒータ19、熱電対20をセットボルトによってホーン8に固定するようにしてもよい。この方法によればヒータ19、熱電対20は定在波振動の振幅が極小となる位置においてホーン8と接触することから、ヒータ19や熱電対20への超音波振動の伝達を極力抑制することができる。
As a method for holding the
次に図6を参照して、ホーン8におけるヒータ19の長手方向配置について説明する。図6において、曲線bは接合作用部10が設けられた凸状部9aの長手方向の温度分布を定性的に示すグラフである。すなわち、ホーン8において接合作用部10の中心から左側はスリット8eから吹き出すエアによって冷却されるため、ホーン8の温度分布は長手方向に沿って一様な温度分布とはならず、曲線bのように左側の温度が右側の温度よりも低くなる傾向を示す。
Next, the longitudinal arrangement of the
このようにホーン8に温度勾配が生じると、ホーン8の熱変形は長手方向に均一とはならず、凸状部9aがわずかに傾斜するような熱変形挙動を示す。この結果接合作用部10は正しく水平とならず、ボンディング動作において半導体チップ4と当接面10aとが均一に接触しない片当たりを生じやすく、押圧姿勢不良に起因する接合品質の低下を招く。したがってホーン8の温度分布は、長手方向に沿って極力均一であることが求められる。
When a temperature gradient is generated in the
このため本実施の形態においては、ホーン8におけるヒータ19の長手方向の配置を、図6に示すように、接合作用部10の長手方向の中心を示す中心線CLから左側(スリット8e側)に偏倚させるようにしている。すなわち、ヒータ19を中心線CLよりも振動子11寄りに偏倚して配置し、ヒータ19の長手方向の加熱分布を示す曲線cの中心位置(加熱中心19c)が中心線CLよりも振動子11寄りに位置するようにヒータ19を偏らせて配置する。これによりヒータ19の作動時において、ヒータ19による加熱は中心線CLの左側に偏って行われる。この結果、スリット8eの冷却作用に起因するホーン8の温度勾配が補正され、加熱時において接合作用部10の当接面10aを極力水平に保つことができる。
For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the arrangement of the
なお、加熱手段を中心線CLに対してほぼ対称に配置した場合であっても、加熱手段の冷却手段寄りの部分をそれ以外の部分よりも大きな出力で加熱することによって、スリット8eの冷却作用に起因するホーン8の温度勾配を補正することができる。この場合、加熱手段としてのヒータ19を複数(例えば2つ)用いると、温度制御が容易になるので望ましい。
Even when the heating means is arranged substantially symmetrically with respect to the center line CL, the cooling action of the slit 8e is achieved by heating the portion near the cooling means of the heating means with a larger output than the other parts. The temperature gradient of the
次に図7を参照して、振動子11の装着について説明する。前述のように、振動子11はホーン8の端部にスペーサ12を介してボルト締結される。すなわち図7(a)に示すように、振動子11の雄ねじ部11bを、ホーン8の端面に設けられた雌ねじ部8iに螺合させて締結する。このとき、図7(b)に示すように、振動子11の側面に突出した接続用の電極11aが極力水平方向に突出するように、スペーサ12の厚さtを設定する。
Next, the mounting of the
すなわち、振動子11とホーン8は別個に製作されるものであるため、雄ねじ部11bを雌ねじ部8iに螺合させて必要な締結トルクで締め付けた状態において電極11aが必
ずしも図7に示す状態になるとは限らず、図7(c)に示すように、電極11aが上下方向に突出した姿勢で振動子11がホーン8に締結される場合がある。このような場合には、ボンディング動作時に電極11aが基板3に干渉する不具合が生じ、正常なボンディング動作を行うことができない。
That is, since the
このため、本実施の形態のボンディングツール7の組立においては、個々の振動子11とホーン8の組み合わせに応じて、スペーサ12の厚さtを決定するようにしている。具体的には、厚さtの異なる複数種類のスペーサ12を予め準備しておき、雄ねじ部11bを雌ねじ部8iに所要トルクで締結した状態で電極11aが水平方向に突出した姿勢となるような厚さのスペーサ12を選定する。これにより、電極11aが基板3と干渉する不具合を確実に防止することができる。
For this reason, in assembling the
次に図8を参照して、ブラケット26などの薄板部材を昇降ブロック6やホーン8などのブロック状部材に結合する場合の結合方法について説明する。ボンディングツール7においては、前述のリード線22、23やその他の配線類を保持する目的で、図8(a)に示すように、ブラケット26など薄板部材を昇降ブロック6やホーン8に固定する必要がある。
Next, with reference to FIG. 8, the coupling | bonding method in the case of couple | bonding thin plate members, such as the
図8(a)は、昇降ブロック6にブラケット26をボルト28によってねじ締結する例を示している。このとき、超音波振動が伝達されるこれらの部材に薄板部材を結合すると、薄板部材が共振して異常振動音(いわゆる「ビビリ音」)を発生するなどの振動伝達に起因する不具合が生じる場合がある。本実施の形態のボンディングツール7においては、このような不具合を防止するため、図8(b)に示すような結合方法を採用している。すなわち、昇降ブロック6とブラケット26との間にワッシャ27を介在させ、ワッシャ27以外の部分でブラケット26が昇降ブロック6に直接接触することがないようにしている。
FIG. 8A shows an example in which the
そして望ましくは、ボルト28によるねじ締結位置の中間部分に、薄い樹脂膜などの緩衝材29を挟み込むようにする。これにより、ボルト28を締め込んでブラケット26を昇降ブロック6に固定した状態において、昇降ブロック6から振動が直接ブラケット26に伝達されて共振することがなく、異常振動音の発生を防止することができる。このような結合方法は、ホーン8に薄板部材を直接結合する場合においても採用される。
Desirably, a
本発明のボンディング装置およびボンディングツールは、ボンディングツール内の温度分布を均一に保ち、高いボンディング精度を確保することができるという効果を有し、半導体素子などの接合対象物を被接合面としての基板にボンディングにより圧着する用途に有用である。 The bonding apparatus and the bonding tool of the present invention have an effect of maintaining a uniform temperature distribution in the bonding tool and ensuring high bonding accuracy, and a substrate having a bonding target such as a semiconductor element as a bonded surface. It is useful for applications in which pressure bonding is performed by bonding.
3 基板
4 半導体チップ
5 昇降押圧機構
6 昇降ブロック
7 ボンディングツール
8 ホーン
8e スリット
8g、8h 装着孔
9a 凸状部
10 接合作用部
11 振動子
19 ヒータ
20 熱電対
22,23 リード線
26 ブラケット
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