JPH0354836A - 吸着ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概　要］ 半導体装置製造に使用するチンプボンディ゛ング装置等
にあって半導体チップ等を真空吸着する吸着ヘッドに関
し、 取り付け調整作業の簡略化及び被吸着物体の破損防止を
目的とし、 吸着軸２の下端にコレット１が接合されており、該コレ
ット１の下端部に設けた角錐台形の凹所１ｂに物体１０
を真空吸着する吸着ヘッドであって、該吸着軸２下端部
は球面座２ａをなし、該コレッ｝１上端部は球面端１ａ
をなし、該吸着軸２と該コレット１とは該球面座２ａが
該球面端１ａを把持する形で緩く嵌合しており、該コレ
ット１は前記凹所１ｂに当接した物体ｌＯに倣って姿勢
を修正し得るように構或する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置製造に使用するチップボンディン
グ装置等にあって半導体チップ等を真空吸着する吸着ヘ
ッドに関する。

近時、半導体装置等はカスタム化が進み、多品種少量生
産且つ短納期生産を余儀なくされている。

そのため製造設備にあっては品種に合わせてユニットや
アタッチメントを交換する頻度が増加しており、それら
の交換作業の時間短縮、単純化等が望まれている。

（従来の技術〕 従来の吸着ヘッドを第３図及び第４図により説明する。

最初に吸着ヘッドを使用するチップボンディング装置に
ついて簡単に説明する。第３図は吸着ヘッドを用いたチ
ップボンディング装置の概略構或図である。この装置は
２式の吸着ヘッドを備えている。即ち第１のアーム１３
に取り付けられた第ｌの吸着ヘッド１２及び第２のアー
ム１８に取り付けられた第２の吸着ヘッド１７である。

第１の吸着ヘッド１２及び第２の吸着ヘッド１７はそれ
ぞれ真空ボンブ等の吸引手段（図示なし）に連通してお
り、下端でチップ１０を真空吸着することが出来る。

第１のアームＩ３及び第２のアーム１８はいずれも上下
動及び水平動することが出来（そのための機構について
は省略）、これらの動きにより第１の吸着ヘッドｌ２及
び第２の吸着へッドｌ７はそれぞれ吸着したチップ１０
を移送する。

先ず第１の吸着ヘッド１２がトレイ１１に収容されてい
るチップ１０を１個吸着し、これを中継テーブル１４上
に移送する。このチップ１０を位置合わせした後（位置
合わせ機構については省略）、これを第２の吸着ヘッド
１７が吸着してボンディングテーブル１５上に係着され
ているリードフレーム１６の所定の部位に移送する。こ
のリードフレームｌ６の所定の部位には予め導電性接着
剤（銀ペースト）が塗布されているため、チップ１０は
ボンディングされることになる。

次に上記チップボンディング装置に使用されろ従来の吸
着ヘッドについて説明する。第４図は従来の吸着ヘッド
とその関連部分の一例を示す模式断面図である。この吸
着ヘッドはコレット２１とコレットホルダ２２からなり
、又第３図におけるア−ム１３、１８に相当するものは
先アーム２８と元アーム２９との結合体である． コレット２１は下端に四角錐形の凹所２１ａを有し、又
上下両端に開く連通孔２ｌｂを有している。コレットホ
ルダ２２は下端に開く孔２２ａと、この孔２２ａと連な
り上端に開く連通孔２２ｂを有し、孔２２ａにコレット
２１を嵌人せしめて止めねじ２３で固定する。

コレットホルダ２２はこの他背面に支点ピン２２ｃ　ヲ
有し、先アーム２８左端の張り出し部２８ａに設けられ
た孔に嵌人して、ナット２２ｄによりねし止めすること
により先アーム２８に固着される．先アーム２８の張り
出し部２８ａにはこの他２本の調整ねじ２４が螺着され
ており、この２本の調整ねじ２４はコレットホルダ２２
の支点ビン２２ｃより上方で両側面から挟む形になって
いる． 先アーム２８右端には下方に張り出す張り出し部２８ｂ
を有し、元アーム２９左端で下方に張り出す張り出し部
２９ｂと接して、ねじ２６により両者が結合されている
。このねじ２６の下方では支点ビン２５が張り出し部２
８ｂの孔と嵌合し、張り出し部２９ｂに対しては螺合し
ている。元アーム２９左端にはこの他張り出し部２９ａ
を有し、２木の調整ねじ２７が螺着されており、この２
本の調整ねじ２７は先アーム２８右端を支点ピン２５よ
り上方で両側面から挟む形になっている。

ところで吸着ヘッドがチップ１０を吸着ずる際、コレッ
ト２１がチップ１０に対して傾斜していたり、コレット
２１の四角錐形凹所２１ａがコレット２１の軸心に対し
て傾斜していると、チップ１０の稜線の一部に過大な力
がかかってこれに損傷を与えるため、この凹所２１ａと
チップ１０の全稜線とが一様に接触するように調整する
必要がある。この調整は、左右方向はコレットホルダ２
２と先アーム２８の張り出し部２８ａとの肴接面Ａで、
前後方向は先アーム２８の張り出し部２８ｂ　と元アー
ム２９の張り出し部２９ｂとの着接面Ｂで、それぞれ行
う。

着接面Ａでの調整を行うには、先ずナット２２ｄを僅か
に緩めた後２本の調整ねじ２４を廻してコレットホルダ
２２を支点ビン２２ｃを中心に回転し、ナ・ンｌ−　２
２ｄを締めて固定する。着接面Ｂでの調整は、ねし２６
を僅かに緩めた後２本の調整ねじ２７を廻して先アーム
２８を支点ビン２５を中心に回転し、ねし２６を締めて
固定する。コレッ｝２１の凹所２１ａとチップ１０の全
稜線とが一様に接触するようになるまでこれらの調整を
繰り返す。

コレット２１はチップ１０のサイズに対する汎用性が殆
どないため、チップ１０の品種が変わればサイズが同一
でない限りその都度コレット２１を交換しなければなら
ないが、コレット２１自体の寸法精度の関係で、コレッ
ｌ−２１交換の都度、上記の調整が必要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の吸着ヘッドでは、チップサイズに合わ
せてコレットを交換する際、取り付け調整作業に長時間
を要し、且つ調整が不完全であったり、チップをマウン
トすべきリードフレーム等に傾斜があると、チップの一
部分に過大な力が加わって破損する、等の問題があった
。

本発明は、このような問題を解決して、取り付け調整作
業が簡単で且つ被吸着物体破損の虞の少ない吸着ヘッド
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、本発明によれば、吸着軸２の下端にコレッ
ト１が接合されており、該コレット１の下端部に設けた
角錐台形の凹所１ｂに物体１０を真空吸着する吸着ヘッ
ドであって、該吸着軸２下端部は球面座２ａをなし、該
コレット１上端部は球面端１ａをなし、該吸着軸２と該
コレット１とは該球面座２ａが該球面＠１ａを把持する
形で緩く嵌合しており、該コレット１は前記凹所１ｂに
当接した物体１０に倣って姿勢を修正し得るような吸着
ヘッドとすることにより、達威される。

〔作用］ コレットの球面端がこれを把持する吸着軸の球面座とは
緩く嵌合しているから、コレットは吸着軸の軸線に対し
てどの方向にも傾斜させることが出来る。従って吸着軸
の軸心と被吸着物体上面とのなす角度が垂直でなくとも
、又コレット下端の四角錐形凹所がコレットの軸線に対
して傾斜していても、コレットは被吸着物体に当接した
時点でこれに倣い、コレットは被吸着物体の全稜線に接
することになる。コレットが吸着している物体を他の物
体に当接する場合も同様である。コレットが被吸着物体
の傾斜に倣った状態を第２図に示す。

〔実施例〕

本発明に基づ《吸着ヘッドの一実施例を第１図、第２図
及び第３図により説明する。

先ず本発明に基づく吸着ヘッドを使用したチソプボンデ
ィング装置の概略から説明する。第３図は吸着ヘッドを
用いたチップボンディング装置の概略構戒図である。こ
の装置は２式の吸着ヘッドを備えている。即ち第１のア
ーム｛３に取り付けられた第１の吸着ヘッド１２及び第
２のアーム１８に取り付けられた第２の吸着ヘッドｌ７
である。第１の吸着ヘッドｌ２及び第２の吸着ヘッド１
７はそれぞれ真空ポンプ等の吸引手段（図示なし）に連
通しており、下端でチップ１０を真空吸着することが出
来る。第１のアーム１３及び第２のアーム１８はいずれ
も上下動及び水平動することが出来（そのための機構に
ついては省略）、これらの動きにより第１の吸着ヘッド
１２及び第２の吸着へッド１７はそれぞれ吸着したチッ
プ１０を移送する。

先ず第１の吸着ヘッド１２がトレイ１ｌに収容されてい
るチップ１０を１個吸着し、これを中継テーブル１４上
に移送する。このチップ１０を位置合わせした後（位置
合わせａ構については省略）、これを第２の吸着へッド
１７が吸着してボンディングテーブル１５上に係着され
ているリードフレーム１６の所定の部位に移送する。こ
のリードフレーム１６の所定の部位には予め導電性接着
剤（！！ペースト）が塗布されているため、チップ１０
はボンディングされることになる。

次に本発明の吸着ヘッドの詳細説明に移る。第ｌ図は本
発明の実施例の吸着ヘッドの模式断面図である。この吸
着ヘッドＨはコレット１と吸着軸２からなる。コレット
１は上部が球面に仕上げられて球面端１ａとなっており
、下端には四角錐形の凹所１ｂを有し、又上下両端に開
く連通孔１Ｃを有している。吸着軸２は軸心に沿って連
通孔２ｂを有する中空構造をなし、長手方向の中間部に
はフランジ２ｃを有し、下端は前記球面端１ａと径の等
しい凹球面に仕上げられて球面座２ａとなっている。こ
の球面座２ａにコレットの球面端１ａを当接した後、先
端部を球面端１ａに合わせてかしめることにより、図示
のように半球を超える球面で球面端１ａと接している。

但し球面端１ａと球面座２ａとの間には微小な空隙が与
えられており、コレット１はあらゆる方向に多少の傾斜
が可能である。

この吸着ヘッドＨは前述のアーム４に取り付けられるが
、取り付け方は固着ではなく、吸着ヘッドに若干の上下
動を許し、衝撃を吸収する構造となっている。即ち吸着
軸２はそのフランジ２Ｃの下でアーム４にスライドベア
リング４ａを介して滑動可能に嵌合されており、アーム
４上に固着されたＺ形板６とフランジ２ｃの間にはコイ
ル状のスプリング５が挿入されている。

他に４個のリボン状の極めて弱いスプリング３がそれぞ
れの一端部でアーム７に固着され、他端部でコレット１
の側面に四方から接している。これにより通常はコレッ
トＩはその軸心が吸着軸２の軸心に略合致する姿勢を保
っている。又、吸着軸２の上端にはホース等が接続され
（図示なし）、真空ボンブ等の吸引手段に連通しており
、この吸引手段は必要に応じてコレット１の凹所１ｂ内
のチップ１０を吸引する。

次にこの吸着ヘッド１Ｉの動作を説明する。先ず吸着ヘ
ッドＨは吸着すべきチップ１０の直上から下降し、コレ
ット１の凹所１ｂにチップ１０が当接する。

この時チップ１０の表面とコレット１の軸心が垂直でな
い場合にはコレット１はチップ１０に倣って傾斜する。

次に吸引手段が吸引を開始してチップ１０がコレットｌ
に吸着されると共に、コレット１も吸着軸２に吸着され
る。この状態で吸着ヘンドＨは上昇し、次いで水平方向
に移動した後、チップ１０を載置すべき位置の直上から
下降する。チップ１０が裁置すべき物体に触れる直前に
吸引手段は吸引を中断する。チップ１０を載置すべき物
体とコレット１の軸心とが垂直でない場合、チップ１０
がそれを載置すべき物体に当接すると同時にコレット１
と共にこれに倣う。このコレット１が倣った状態は前出
の第２図に示されている通りである（但しこの図は傾斜
が誇張されている）。尚、この状態でも連通孔１ｃと２
ｂとは連通している。

最後にこの吸着ヘッドＨの取り付け調整について述べる
。コレット１はチップ１０のサイズに対する汎用性が殆
どないため、チップ１０の品種が変わればサイズが同一
でない限りその都度コレット１を交換しなければならな
い。本発明の吸着ヘッドＨではコレット１と吸着軸２と
を予め嵌合し、体化して準備されており、吸着ヘッドＨ
をそっくり交換することになる。しかし上記のようにコ
レット１と吸着すべきチップ１０又は吸着したチップ１
０を載置すべき物体とが垂直でなくとも差支えないため
、吸着ヘッドＨの交換に際して調整すべき箇所はない。

本発明は以上の実施例に限定されることなく、更に種々
変形して実施出来る。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、吸着軸２の下端
にコレット１が接合されており、該コレット１の下端部
に設けた角錐台形の凹所１ｂに物体１０を真空吸着する
吸着ヘッドであって、該吸着軸２下端部は球面座２ａを
なし、該コレット１上端部は球面端１ａをなし、該吸着
軸２と該コレット１とは該球面座２ａが該球面端１ａを
把持する形で緩く嵌合しており、該コレット１は前記凹
所１ｂに当接した吻体１０に倣って姿勢を修正し得るよ
うな吸着ヘッドとすることにより、取り付け調整作業が
簡単となると共に被吸着物体破損の虞が減少し、半導体
装置等の製造コスト低減及び納期短縮に寄与するところ
が大きい。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の実施例の吸着ヘンドの模式断面図、 第２図は本発明の吸着ヘッドのコレットが被吸着物体の
傾斜に倣った状態を示す図、 第３図は吸着ヘッドを用いたチンプボンディング装置の
概略構威図、 第４図は従来の吸着ヘッドとその関連部分の一例を示す
模式断面図である。 図中、Ｈ　，　１２．　１７は　吸着ヘッド、１．２１
は　コレット、 １ａは　球面端、 ｌｂ，　２１ａは　凹所、 ２は　吸着軸、 ２ａは　球面座、 ４，　１３．　１８は　アーム、 １０は　チップ（物体）である。 ２２は　コレットホルダ、 ？楚明の実施■１の吸１へ・ソドの榎式断面図第１図 第 ２ 図 吸看ヘットき用いたサ・・ノプボンテ゛インＳｒ莢１の
標幡構八”図第３図 （α） 便１１！ｆｆ面口 ＩＩ （ｂ） × ×断面図 従来の峰薯へ・ソドヒでの関浬部分の一別δ示す僕弐断
面図第　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸着軸（２）の下端にコレット（１）が接合されており
   、該コレット（１）の下端部に設けた角錐台形の凹所（
   １ｂ）に物体（１０）を真空吸着する吸着ヘッドであっ
   て、 該吸着軸（２）下端部は球面座（２ａ）をなし、該コレ
   ット（１）上端部は球面端（１ａ）をなし、該吸着軸（
   ２）と該コレット（１）とは該球面座（２ａ）が該球面
   端（１ａ）を把持する形で緩く嵌合しており、 該コレット（１）は前記凹所（１ｂ）に当接した物体（
   １０）に倣って姿勢を修正し得ることを特徴とする吸着
   ヘッド。