JPH10308405A - ボンディング装置及びボンディング方法並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

ボンディング装置及びボンディング方法並びに半導体装置の製造方法

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JPH10308405A
JPH10308405A JP9118091A JP11809197A JPH10308405A JP H10308405 A JPH10308405 A JP H10308405A JP 9118091 A JP9118091 A JP 9118091A JP 11809197 A JP11809197 A JP 11809197A JP H10308405 A JPH10308405 A JP H10308405A
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JP
Japan
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spindle
bonding
housing
work
semiconductor chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP9118091A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Kanda
誠 神田
Masahiko Yamamoto
征彦 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Die Bonding (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した接合荷重が得られるボンディング装
置及びボンディング方法並びに半導体装置の製造方法を
得る。 【解決手段】 ボンディング装置は、板バネ12a及び
板バネ12bが曲がる程度に、リードフレーム3に半導
体チップ1を押しつけて接合する。このとき、板バネ1
2a及び板バネ12bが曲がることによって、板バネ1
2a及び板バネ12bは弾性力を発生し、これをスピン
ドル6及びコレット5を介して接合荷重として半導体チ
ップ1及びリードフレーム3に与える。接合荷重は、板
バネ12a及び板バネ12bによって定まるため安定し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】半導体チップとリードフレー
ム等のワーク同士を接着するボンディング装置及びボン
ディング方法並びに半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のボンディング装置を示す斜
視図である。図5において、1は半導体チップ(第1の
ワーク)、2は半導体チップ1を載置しておくためのス
テージ、3はリードフレーム(第2のワーク)、3aは
リードフレーム3内のダイパッド、4a及び4bはリー
ドフレーム3を搬出入するためのガイドレール、5’は
半導体チップ1を吸着して保持するためのコレット、
6’はコレット5’が取り付けられたスピンドル、7’
はスピンドル6’が取り付けられたハウジング、8はハ
ウジング7’を支持するボンディングアーム、9はボン
ディングアーム8を支持し、ボンディングアーム8をZ
方向(垂直方法)に移動させるためのモータ11cを内
蔵したZ駆動部、10はZ駆動部9を支持するXYテー
ブル、11a及び11bはXYテーブル10をX方向及
びY方向に移動させるためのモータ、12はコイルバネ
である。
【0003】図6はハウジング7’に関わる部分を詳細
に示す断面図である。図6において、14はスピンドル
6’の落下防止用のストッパー、15はストッパー14
をスピンドル6’に固定するための固定ネジ、16はハ
ウジング7’内に組み込まれた多数のボール(ベアリン
グ)、17はボール16を保持する保持器、その他の符
号は図5の符号に対応している。ハウジング7’は、ス
ピンドル6’を出し入れ可能な空間7a’を有する。多
数のボール16は、空間7a’内におけるハウジング
7’の内壁に保持器17によって支持されている。スピ
ンドル6’の一端にはコレット5’が取り付けられてい
る。スピンドル6’の他端には、このスピンドル6’を
コイルバネ12、続いて空間7a’に挿入した状態で、
ストッパー14がネジ15によって取り付けられてい
る。
【0004】スピンドル6’は多数のボール16の摺動
(ころがり)によって、ハウジング7内において上下移
動できる。
【0005】次に、従来のボンディング装置の動作につ
いて説明する。まず、図示しない搬送装置が、ボンディ
ング装置に連動して、半導体チップ1を搬入して、ステ
ージ2上に半導体チップ1を載置する。また、ガイドレ
ール4a及び4bは、ボンディング装置に連動して、ダ
イパッド3aに半田等の接合剤が塗布されたリードフレ
ーム3を所定の位置に搬入して固定する。次に、ボンデ
ィング装置は、ハウジング7’を移動させ、コレット
5’は半導体チップ1を吸着して保持する。
【0006】次に、ボンディング装置は、ハウジング
7’を移動させて半導体チップ1をリードフレーム3の
ダイパッド3aに接合する。このときの動作を詳細に説
明する。ボンディング装置は、ハウジング7’をリード
フレーム3の上方からリードフレーム3のダイパッド3
aへ下降させて、半導体チップ1をダイパッド3aに接
触させる。ボンディング装置は、ハウジング7’をさら
に下降させることによって、コイルバネ12が縮む程度
に、ダイパッド3aに半導体チップ1を押しつけて接合
する。このとき、コイルバネ12が縮むことによって、
コイルバネ12は弾性力を発生し、この弾性力と多数の
ボール16及びスピンドル6’の間の摺動による抵抗
(摩擦抵抗)との合力を接合荷重としてスピンドル6’
及びコレット5’を介して半導体チップ1及びリードフ
レーム3に与える。
【0007】ボンディングが終了すると、ガイドレール
4a及び4bは、ボンディング装置に連動して、リード
フレーム3を別の場所に搬出する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のボ
ンディング装置では、摩擦抵抗は、空間7a’への異物
の進入、スピンドル6’やボール16の磨耗、スピンド
ル6’やボール16の熱による寸法変化等によって変化
するため、接合荷重が安定しないという問題点があり、
接合荷重を一定に保つには、スピンドル6’やボール1
6の修理や交換を定期的に行う必要がある。
【0009】本発明は、この問題点を解決するためにな
されたものであり、摺動部分をなくし、安定した接合荷
重が得られる新規なボンディング装置及びボンディング
方法並びに半導体装置の製造方法を得ることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
課題解決手段は、ボンディング対象であるワークを保持
するためのコレットを先端に有する棒状のスピンドル
と、前記スピンドルを遊びを有して出し入れ可能な挿通
口を有するハウジングと、中心部が前記スピンドルの所
定点に固定され、前記スピンドルを前記挿通口に通した
状態で、前記スピンドルを前記ハウジングに支持するた
めの、中心対象に弾性力が生じる形状の弾性体とを備え
る。
【0011】本発明の請求項2に係る課題解決手段にお
いて、前記弾性体は、前記スピンドルの2点をそれぞれ
前記ハウジングに支持するための第1及び第2の板バネ
からなる。
【0012】本発明の請求項3に係る課題解決手段は、
請求項1又は2記載のボンディング装置を用いたボンデ
ィング方法であって、前記コレットに前記ワークを保持
させて、当該ワークのボンディング相手である別のワー
クに対面させるステップと、前記ハウジングを移動させ
ることによって前記弾性体が曲がる程度に、前記別のワ
ークに前記ワークを押しつけて接合するステップとを備
える。
【0013】本発明の請求項4に係る課題解決手段は、
請求項3記載のボンディング方法を用いて、前記ワーク
を前記別のワークにボンディングするステップを備え
る。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態におけ
るボンディング装置を示す斜視図である。図1におい
て、1は半導体チップ(第1のワーク)、2は半導体チ
ップ1を載置しておくためのステージ、3はリードフレ
ーム(第2のワーク)、3aはリードフレーム3内のダ
イパッド、4a及び4bはリードフレーム3を搬出入す
るためのガイドレール、5はボンディング対象である半
導体チップ1を吸着して保持するためのコレット、6は
コレット5が取り付けられたスピンドル、7はスピンド
ル6が取り付けられたハウジング、8はハウジング7を
支持するボンディングアーム、9はボンディングアーム
8を支持し、ボンディングアーム8をZ方向(垂直方
向)に移動させるためのモータ11cを内蔵したZ駆動
部、10はZ駆動部9を支持するXYテーブル、11a
及び11bはXYテーブル10をX方向及びY方向に移
動させるためのモータ、12a及び12bはそれぞれ金
属等からなる板状の弾性体である板バネである。
【0015】図2はハウジング7に関わる部分を詳細に
示す斜視図である。図2において、7aは挿通口、13
はネジ、D1及びD2はリング、D3はバネ本体、その
他の符号は図1の符号に対応している。スピンドル6の
先端にはコレット5が取り付けられている。ハウジング
7は、スピンドル6を十分な遊びを有して出し入れ可能
な挿通口7aを有する。また、コレット5を挿通口7a
の外に出してスピンドル6を挿通口7a内の中央に通し
た状態で、板バネ12a及び12bはそれぞれスピンド
ル6の2点(一端側及び他端側)をハウジング7に支持
する。板バネ12a及び12bは、互いに同じ形状であ
り、ジンバルバネを適用する。ネジ13は板バネ12a
及び12bをハウジング7に固定する。
【0016】挿通口7aはスピンドル6を十分な遊びを
有して出し入れ可能であって、ハウジング7とスピンド
ル6とは板バネ12a及び板バネ12bによって接続さ
れているため、スピンドル6はハウジング7内において
滑らかに上下移動できる。
【0017】また、板バネ12a及び板バネ12bはそ
れぞれ半径が異なるリングD1及びD2と、リングD1
及びリングD2をそれぞれの中心が重なるように接続す
る3つのバネ本体D3とを有する。3つのバネ本体D3
は、ジグザグ形状であって、リングD1の中心から12
0度ごとに設けられている。このように、3つのバネ本
体D3を設けることにより、板バネ12a及び12bは
中心対象に弾性力が生じる。板バネ12a、12bそれ
ぞれの中心部のリングD1はスピンドル6に固定され、
リングD1はハウジング7に固定されている。
【0018】次に、本実施の形態におけるボンディング
装置の動作について説明する。まず、図示しない搬送装
置が、ボンディング装置に連動して、半導体チップ1を
搬入して、ステージ2上に半導体チップ1を載置する。
また、ガイドレール4a及び4bは、ボンディング装置
に連動して、ダイパッド3aに半田等の接合剤が塗布さ
れたリードフレーム3を所定の位置に搬入して固定す
る。次に、ボンディング装置は、ハウジング7を移動さ
せ、コレット5は半導体チップ1を吸着して保持する。
【0019】次に、ボンディング装置は、ハウジング7
を移動させて、当該半導体チップ1のボンディング相手
である別のワークであるダイパッド3aに対面させる。
そして、同装置は、ハウジング7を下降させて、半導体
チップ1をリードフレーム3のダイパッド3aに接合す
る。このときの動作を図3及び図4を用いて詳細に説明
する。図3は半導体チップ1をリードフレーム3に接合
する直前の状態、一方、図4は直後の状態を示す図であ
る。まず、図3に示す状態から、ボンディング装置は、
ハウジング7をリードフレーム3の上方からリードフレ
ーム3へ下降させて、半導体チップ1をリードフレーム
3に接触させる。次に、ボンディング装置は、ハウジン
グ7をさらに下降させることによって、図4に示すよう
に、板バネ12a及び板バネ12bが曲がる程度に、リ
ードフレーム3に半導体チップ1を押しつけて接合す
る。このとき、板バネ12a及び板バネ12bが曲がる
ことによって、板バネ12a及び板バネ12bは弾性力
を発生し、これをスピンドル6及びコレット5を介して
接合荷重として半導体チップ1及びリードフレーム3に
与える。また、板バネ12a及び12bは互いに同じ形
状であって中心対象に弾性力が生じる形状であるため、
スピンドル6は横方向に歪んだりせずに正確に上下移動
する。
【0020】ボンディングが終了すると、ガイドレール
4a及び4bは、ボンディング装置に連動して、リード
フレーム3を別の場所に搬出する。
【0021】接合荷重を変えるときは、接合荷重に応じ
た厚さを有する板バネ12a及び板バネ12bに取り換
えればよい。
【0022】本実施の形態による効果は、次の通りであ
る。スピンドル6はハウジング7に板バネ12a及び板
バネ12bによって支持されており、構成が非常に簡単
である。また、接合荷重は、板バネ12a及び板バネ1
2bによって定まるため、挿通口7aへの異物の進入、
スピンドル6の磨耗、スピンドル6の熱による寸法変化
等が生じても安定している。したがって、従来のよう
に、定期的な修理、交換を減少させることができる。
【0023】変形例.リードフレーム3に代えて、プリ
ント基板であってもよい。また、半導体チップ1に代え
て、半導体パッケージであってもよい。また、弾性体
は、金属の板バネ12a及び12b以外にも、弾性力が
生じるものであればよい。
【0024】
【発明の効果】本発明請求項1によると、スピンドルは
ハウジングに弾性体によって支持されているため、構成
が非常に簡単であり、摺動部分がなく、ワークに与えら
れる接合荷重は、弾性体によって定まるため、安定して
いるという効果を奏す。
【0025】本発明請求項2によると、弾性体は、第1
及び第2の板バネからなるため、構成が非常に簡単にな
るという効果を奏す。
【0026】本発明請求項3によると、ハウジングを移
動させることによって弾性体が曲がる程度に、前記第2
のワークに前記第1のワークを押しつけることによっ
て、弾性体は安定した弾性力を発生するため、第2のワ
ークに第1のワークが安定した接合荷重で接合されると
いう効果を奏す。
【0027】本発明請求項4によると、安定した接合荷
重で接合された第1及び第2のワークを有する半導体装
置が得られるという効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態におけるボンディング装
置を示す斜視図である。
【図2】 ハウジング7に関わる部分を詳細に示す斜視
図である。
【図3】 本発明の実施の形態におけるボンディング方
法を示す図である。
【図4】 本発明の実施の形態におけるボンディング方
法を示す図である。
【図5】 従来のボンディング装置を示す斜視図であ
る。
【図6】 ハウジング7’に関わる部分を詳細に示す斜
視図である。
【符号の説明】
D1,D2 リング、D3 バネ本体、7a 挿通口。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンディング対象であるワークを保持す
    るためのコレットを先端に有する棒状のスピンドルと、 前記スピンドルを遊びを有して出し入れ可能な挿通口を
    有するハウジングと、 中心部が前記スピンドルの所定点に固定され、前記スピ
    ンドルを前記挿通口に通した状態で、前記スピンドルを
    前記ハウジングに支持するための、中心対象に弾性力が
    生じる形状の弾性体と、を備えたボンディング装置。
  2. 【請求項2】 前記弾性体は、前記スピンドルの2点を
    それぞれ前記ハウジングに支持するための第1及び第2
    の板バネからなる請求項1記載のボンディング装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のボンディング装置
    を用いたボンディング方法であって、 前記コレットに前記ワークを保持させて、当該ワークの
    ボンディング相手である別のワークに対面させるステッ
    プと、 前記ハウジングを移動させることによって前記弾性体が
    曲がる程度に、前記別のワークに前記ワークを押しつけ
    て接合するステップと、を備えたボンディング方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のボンディング方法を用い
    て、前記ワークを前記別のワークにボンディングするス
    テップを備えた半導体装置の製造方法。
JP9118091A 1997-05-08 1997-05-08 ボンディング装置及びボンディング方法並びに半導体装置の製造方法 Pending JPH10308405A (ja)

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Effective date: 20040210