JPH0521529A

JPH0521529A - ボンデイング装置

Info

Publication number: JPH0521529A
Application number: JP17557891A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Mitsuzuka; 悦夫三塚; Seiji Ueki; 精治植木; Yoshiyuki Kubota; 良行窪田; Koji Sasaki; 孝治佐々木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルム上あるいはチップ部品上のバンプ
（接点）を均一な厚さに押しつぶすことができるように
して、フィルム上の配線パターンとチップ部品との安定
した導通を図る。【構成】上面にチップ部品Ｃが載置される加熱ヘッド
７の上方に、上下動する加圧ツール１０を配置し、これ
ら加熱ヘッド７と加圧ツール１０間にフィルムＦを介在
させて構成する。更に、加圧ツール１０の上方にボール
ねじ１７とモータ１６による送りねじ機構によって上下
方向に移動自在とされたビーム型ロードセル１４を配置
し、このビーム型ロードセル１４と加圧ツール１０とを
加圧用ばね１３にて接続する。そして、ビーム型ロード
セル１４に設置した歪ゲージにて加圧ツール１０の加圧
値を検出し、この加圧値と所定の加圧値とを比較して、
夫々の加圧値が一致するように、モータ１６をフィード
バック制御して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁性基材上に配線パ
ターンが形成されたフィルムに半導体チップ等のチップ
部品をボンディングする所謂ＴＡＢ（ｔａｐｅａｕｔ
ｏｍａｔｅｄｂｏｎｄｉｎｇ）方式のボンディング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＴＡＢ方式のボンディングは、
チップ部品上の電極パッドとフィルム上の配線パターン
とを電気的に接続する一方法であり、ワイヤボンディン
グ方式の場合と比べてパッケージの小型化、薄型化が可
能である。

【０００３】従来のＴＡＢ方式におけるボンディング装
置は、図６に示すように、テーブル４１上に、チップ部
品Ｃを固定し、このチップ部品Ｃ上に、下端に加熱部４
２を有するボンディングツール４３を配置して構成され
ている。

【０００４】そして、フィルムＦ上の配線パターンにチ
ップ部品Ｃをボンディングする場合は、チップ部品Ｃと
ボンディングツール４３間にフィルムＦを、その配線パ
ターンをチップ部品Ｃに対向させて介在させ、その後、
ボンディングツール４３を下方に移動させてチップ部品
ＣとフィルムＦを接触させ、加熱部４２による発熱とボ
ンディングツール４３による押圧によりチップ部品Ｃと
フィルムＦとを熱圧着させてチップ部品ＣをフィルムＦ
の配線パターン上にボンディングするようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ボンディング装置においては、ボンディングツール４３
による熱圧着を経験的に割り出した押圧力によって行っ
ているため、フィルムＦ上あるいはチップ部品Ｃ上のバ
ンプ（接点）を均一な厚さに押しつぶすことができず、
安定した導通を得ることができないという不都合があっ
た。

【０００６】そこで、ボンディングツール４３による押
圧力をテーブル４１に設けた歪ゲージ等の圧力センサを
用いてモニタし、このモニタした押圧力をボンディング
ツール４３にフィードバックして、チップ部品Ｃに対し
て均一な押圧を行うという方法が考えられるが、テーブ
ル４１自体の剛性が関与し、それがオフセットとなって
しまうため、実際の押圧力を検出することができない。
その結果、ボンディングツール４３による押圧力が均一
になったとしても、過大な押圧力がチップ部品Ｃにかか
って、チップ部品Ｃを破壊したり、反対に押圧力が小さ
すぎてチップ部品ＣとフィルムＦとの接続強度を確保で
きないという不都合が生じる。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、フィルム上あるいは
チップ部品上のバンプ（接点）を均一な厚さに押しつぶ
すことができ、フィルム上の配線パターンとチップ部品
との安定した導通を図ることができるボンディング装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、配線パターン
Ｐを有するフィルムＦと、チップ部品Ｃとの位置合わせ
を行い、上記フィルムＦに上記チップ部品Ｃをボンディ
ングするボンディング装置において、上記チップ部品Ｃ
と上記フィルムＦとをボンディングするチップボンディ
ング部１の上部に、加圧部１０と、該加圧部１０の加圧
値を測定する加圧値測定部１４（歪ゲージ１８）を配置
すると共に、上記チップボンディング部１の下部に、チ
ップ部品加熱部７を配置し、上記加圧部１０における現
在の加圧値と所定の加圧値とを比較して、夫々の加圧値
が一致するように、上記加圧部１０を動作させて構成す
る。

【０００９】

【作用】上述の本発明の構成によれば、チップ部品Ｃと
フィルムＦとをボンディングするチップボンディング部
１の上部に、加圧部１０と、該加圧部１０の加圧値を測
定する加圧値測定部１４を配置すると共に、チップボン
ディング部１の下部に、チップ部品加熱部７を配置する
ようにしたので、加圧部１０による実際の加圧力を加圧
値測定部１４にて正確に検出することが可能となる。

【００１０】また、上記加圧部１０における現在の加圧
値と所定の加圧値とを比較して、夫々の加圧値が一致す
るように、上記加圧部１０を動作させるようにしたの
で、フィルムＦ上あるいはチップ部品Ｃ上のバンプ（接
点）を均一な厚さに押しつぶすことができ、フィルムＦ
上の配線パターンＰとチップ部品Ｃとの安定した導通を
図ることができる。

【００１１】また、上記の配置関係により、加圧部１０
による実際の加圧力を正確に検出することができるた
め、過大な押圧力がチップ部品Ｃにかかって、チップ部
品Ｃを破壊したり、反対に押圧力が小さすぎてチップ部
品ＣとフィルムＦとの接続強度を確保できないという不
都合を回避することができる。

【００１２】

【実施例】以下、図１〜図４を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図１は、本実施例に係るＴＡＢ方式の
ボンディング装置を示す外観図、図２は、その要部であ
るボンディング部を示す構成図である。

【００１３】このボンディング装置は、図示するよう
に、筐体１上にボンディング部２とチップ部品ピックア
ップ部３が配置されており、ボンディング部２は、図２
に示すように、筐体１に固定された角柱状の基台４上
に、該基台４に対してその長手方向（Ｙ方向）に摺動可
能とされたテーブル５が取り付けられ、このテーブル５
上に３方向に調節可能とされたテーブル６（上記テーブ
ル５とでＸ−Ｙ−Ｚ−θテーブルを構成する）を介して
パルスヒート方式の加熱ヘッド７が取り付けられ、更に
このテーブル５上にフィルム位置決め用カメラ８が取り
付けられている。チップ部品Ｃは、上記加熱ヘッドの上
部に載置される。

【００１４】また、加熱ヘッド７の上方には、チップ部
品位置決め用カメラ９が配置され、上記フィルム位置決
め用カメラ８の上方には、加圧ツール１０が配置されて
いる。

【００１５】この加圧ツール１０は、図３に示すよう
に、鉛直方向に延びるＬＭガイド１１に摺動自在に取り
付けられたアーム１２に固定されている。また、この加
圧ツール１１上には、加圧用ばね１３を介してビーム型
ロードセル１４が取り付けられている。このビーム型ロ
ードセル１４もＬＭガイド１１に摺動自在に取り付けら
れたアーム１５に固定されている。また、このアーム１
５には、ＤＣサーボモータ１６によって回転するボール
ねじ１７がねじ込まれる雌ねじ（図示せず）が設けられ
ており、この雌ねじとボールねじ１７とのねじ対偶によ
って、アーム１５が上下方向に移動可能とされている。

【００１６】即ち、ボールねじ１７がＤＣサーボモータ
１６の回転駆動によって回転すると、ボールねじ１７と
アーム１５による送りねじ機構によってビーム型ロード
セル１４が上下動し、このビーム型ロードセル１４の上
下動に伴なう引っ張り力及び押圧力が加圧用ばね１３を
介して加圧ツール１０に伝達し、加圧ツール１０は、ビ
ーム型ロードセル１４と同期して上下動する。

【００１７】一方、図４に示すように、ビーム型ロード
セル１４に設置した歪ゲージ１８からの出力信号Ｓｏ
は、増幅器１９にて増幅された後、比較回路２０の一方
の入力端子φ１に供給される。この比較回路２０では、
他方の入力端子φ２から供給される所定電位Ｖｒと上記
増幅された出力信号Ｓｏとを比較する。そして、この比
較結果信号ＳｃをＤＣサーボモータ１６の駆動回路２１
に供給してモータ１６の駆動を制御する。

【００１８】即ち、上記所定電位Ｖｒを、チップ部品Ｃ
に与えるべき真の加圧値を電圧値に変換したもの（もち
ろん、増幅器１９の増幅度を考慮してこの加圧値を電圧
値に変換する）に設定し、歪ゲージ１８からの出力信号
Ｓｏが所定電位Ｖｒよりも小さい場合、比較回路２０か
らモータ１６の駆動回路２１に対して例えば正回転を指
示する駆動信号Ｓｃ１を出力する。このとき、加圧ツー
ル１０は、下方に移動しようとするため、チップ部品Ｃ
に対する加圧力が増大する。

【００１９】反対に歪ゲージ１８からの出力信号Ｓｏが
所定電位Ｖｒよりも大きい場合、比較回路２０からモー
タ１６の駆動回路２１に対して例えば逆回転を指示する
駆動信号Ｓｃ２を出力する。このとき、加圧ツール１０
は、上方に移動しようとするため、チップ部品Ｃに対す
る加圧力は減少する。このようにして、歪ゲージ１８か
らの出力信号Ｓｏを所定電位Ｖｒと比較し、その比較結
果Ｓｃをモータ１６側にフィードバックすることによ
り、出力信号Ｓｏと所定電位Ｖｒとを一致させて、加圧
ツール１０によるチップ部品Ｃへの加圧力を所定電位Ｖ
ｒが示す真の加圧力にさせる。

【００２０】即ち、加圧ツール１０による加圧値が設定
値と等しくなるように、ＤＣサーボモータ１６をフィー
ドバック制御して、加圧ツール１０の位置制御を行う。
この場合、加圧ツール１０の下降・上昇スピードは、Ｄ
Ｃサーボモータ１６に取り付けたエンコーダ２２からの
エンコーダ信号に基いてスピード制御することにより、
その調整、変速が可能である。また、このとき、フィー
ドバック制御された加圧ツール１０の加圧値をモニタに
表示して直読できるようにしてもよい。

【００２１】特に、本例では、モータ１６、ボールねじ
１７及びアーム１５で構成された送りねじ機構によるビ
ーム型ロードセル１４の上下動を加圧用ばね１３を介し
て加圧ツール１０に伝達するようにしたので、ボールね
じ１７の回転に伴うトルクが加圧ツール１０を介して直
接チップ部品Ｃに伝わって、チップ部品Ｃを破壊すると
いう問題を回避することができる。これは、加圧用ばね
１３を介在させることによって、加圧ツール１０に、加
圧用ばね１３のばね定数以上の力はかからなくなるため
である。

【００２２】尚、図３において、２３は原点検出センサ
であり、アーム１５に設けたマーキング（図示せず）を
光学的に検出して、アーム１５が初期位置にあることを
ＤＣサーボ系に知らせる。また、２４は下限検出センサ
で、上記マーキングを検出したとき、アーム１５が下限
位置にあることをＤＣサーボ系に知らせるものであり、
このセンサ２４は、加圧ツール１０の暴走動作防止用と
して用いられる。

【００２３】また、図１で示すチップ部品ピックアップ
部２は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θテーブル２５上に取り付けられ
たステージ２６上にチップ分割されたウェハ２７が載置
され、更にその上部にウェハ２７上のチップ部品Ｃを一
つずつ取り出すピックアップ手段２８と、チップ部品Ｃ
に対するピックアップ手段２８の位置決め用として用い
られるピックアップ用カメラ２９が配置されている。

【００２４】また、図１において、３０は図３で示す加
圧ツール１０、ビーム型ロードセル１４及びＤＣサーボ
モータ１６等を収容する加圧ヘッドを示し、３１はボン
ディングに係る種々のプロセスパラメータを入力するた
めのキーボード、３２はボンディング状態を数値で表示
したり、各位置決め用カメラ８，９及び２９からの画像
データを表示するモニタである。また、３３はフィルム
Ｆを加圧ツール１０と加熱ヘッド７間に投入するスライ
ドテーブルである。このスライドテーブル３３は、開口
を有する枠体にて構成され、フィルムＦは、開口を一部
塞ぐかたちでスライドテーブル３３上に載置される。

【００２５】次に、上記本例に係るボンディング装置の
動作を説明する。

【００２６】まず、フィルムＦを載置したスライドテー
ブル３３を摺動させてフィルムＦをフィルム位置決め用
カメラ８上にもってくる。それと同時に、あるいはその
前後において、ステージ２６上のウェハ２７から一つの
チップ部品Ｃをピックアップ手段２８を用いて取り出し
た後、更にこのピックアップ手段２８を用いて取り出し
たチップ部品Ｃを加熱ヘッド７上に載置する。このと
き、チップ部品Ｃのパッド面が上向きになるように載置
される。

【００２７】その後、フィルム位置決め用カメラ８及び
チップ部品位置決め用カメラ９を用いて、図５Ａに示す
ように、フィルムＦの位置（正確にはチップ部品Ｃを実
装する配線パターンＰの位置）とチップ部品Ｃの位置を
確かめながらＸ−Ｙ−Ｚ−θテーブル（５，６）を調整
してチップ部品Ｃを位置決めし、位置決めが完了した状
態でテーブル６の位置をクランプする。

【００２８】その後、テーブル５を動かして加熱ヘッド
７をフィルムＦ下に移動させる。このとき、上記位置決
め動作により、チップ部品Ｃは、高精度にフィルムＦの
配線パターンＰ下に位置決めされる。

【００２９】その後、ＤＣサーボモータ１６を駆動させ
て加圧ツール１０を下方に、即ちフィルムＦ側に移動さ
せ、この加圧ツール１０を用いてフィルムＦをチップ部
品Ｃに加圧する。このとき、加熱ヘッド７にパルス電流
が通電されて、加熱ヘッド７が発熱することから、チッ
プ部品Ｃは、フィルムＦの配線パターンＰ上に熱圧着さ
れる。

【００３０】そして、本例では、上述したように、加圧
ツール１０によるチップ部品Ｃへの加圧力をビーム型ロ
ードセル１４に設置した歪ゲージ１８で検出し、この検
出信号Ｓｏと所定電位Ｖｒとを比較して、その比較結果
Ｓｃをモータ１６側にフィードバックするようにしてい
るため、加圧ツール１０によるチップ部品Ｃへの加圧力
が一定となり、所定電位Ｖｒで示す加圧力に保持され
る。

【００３１】このようにして、加圧ツール１０と加熱ヘ
ッド７による熱圧着により、図５Ｂで示すように、フィ
ルムＦ上の配線パターンＰにチップ部品Ｃがボンディン
グされたプリント配線基板３４を得る。

【００３２】上述のように、本例によれば、フィルムＦ
上の配線パターンＰにチップ部品Ｃをボンディングする
チップボンディング部１の上部に、加圧ツール１０と、
該加圧ツール１０の加圧値を測定するビーム型ロードセ
ル１４（歪ゲージ１８）を配置すると共に、チップボン
ディング部２の下部に、加熱ヘッド７を配置したので、
加圧ツール１０による実際の加圧力をビーム型ロードセ
ル１４（歪ゲージ１８）にて正確に検出することが可能
となる。

【００３３】また、上記加圧ツール１０における現在の
加圧値と所定の加圧値とを比較して、夫々の加圧値が一
致するように、上記加圧ツール１０を動作させるように
したので、フィルムＦ上あるいはチップ部品Ｃ上のバン
プ（接点）を均一な厚さに押しつぶすことができ、フィ
ルムＦ上の配線パターンＰとチップ部品Ｃとの安定した
導通を図ることができる。

【００３４】また、上記の配置関係により、加圧ツール
１０による実際の加圧力を正確に検出することができる
ため、過大な押圧力がチップ部品Ｃにかかって、チップ
部品Ｃを破壊したり、反対に押圧力が小さすぎてチップ
部品ＣとフィルムＦとの接続強度を確保できないという
不都合を回避することができる。

【００３５】上記実施例では、フィルムＦ上の配線パタ
ーンＰにチップ部品ＣをボンディングするＴＡＢ方式の
ボンディング装置に適用した例を示したが、このフィル
ムＦの代わりにフィルムキャリヤを用い、フィルムキャ
リヤの配線パターンにチップ部品Ｃをボンディングする
ボンディング装置にも適用可能であり、また、通信手段
及びバッテリ手段を有するＩＣカード内に収容されるプ
リント配線基板（ＰＰＳフィルム）の配線パターンにチ
ップ部品Ｃをボンディングするボンディング装置にも適
用可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係るボンディング装置によれ
ば、フィルム上あるいはチップ部品上のバンプ（接点）
を均一な厚さに押しつぶすことができ、フィルム上の配
線パターンとチップ部品との安定した導通を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るボンディング装置を示す外観
図。

【図２】本実施例に係るボンディング部を示す構成図。

【図３】本実施例に係る加圧ツールの駆動機構を示す構
成図。

【図４】本実施例に係るボンディング装置の信号処理を
示すブロック線図。

【図５】本実施例のボンディング処理を示す工程図。

【図６】従来例に係るボンディング装置を示す構成図。

【符号の説明】

１筐体２ボンディング部３チップ部品ピックアップ部４基台５，６テーブル７加熱ヘッド８フィルム位置決め用カメラ９チップ部品位置決め用カメラ１０加圧ツール１１ＬＭガイド１２，１５アーム１３加圧用ばね１４ビーム型ロードセル１６ＤＣサーボモータ１７ボールねじ１８歪ゲージ２０比較回路２１駆動回路２２エンコーダ

フロントページの続き (72)発明者佐々木孝治東京都品川区北品川６丁目５番６号ソニー・マグネ・プロダクツ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】配線パターンを有するフィルムと、チッ
プ部品との位置合わせを行い、上記フィルムに上記チッ
プ部品をボンディングするボンディング装置において、上記チップ部品と上記フィルムとをボンディングするチ
ップボンディング部の上部に、加圧部と、該加圧部の加
圧値を測定する加圧値測定部を有し、上記チップボンディング部の下部に、チップ部品加熱部
を有し、上記加圧部における現在の加圧値と所定の加圧値とを比
較し、夫々の加圧値が一致するように、上記加圧部を動
作させることを特徴とするボンディング装置。