JPH10321674A - チップボンディングヘッドのツール平行度測定方法及びチップボンディングヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボンディングステージに対するボンディング
ツールの平行度を自動的に調整し得るようにする。 【解決手段】 圧力量に対応した電流の変化を検出し得
る平面センサー１８をボンディングステージ３に載置す
ると共にボンディングツール１３を降下させて平面セン
サー１８を加圧する。すると、平面センサー１８からの
制御信号に基づいてツール平行度調整装置１５が作動
し、よって、ボンディングツール１３が、前後方向（α
方向）及び左右方向（β方向）のどちらか一方若しくは
両方向に揺動せしめられてボンディングステージ３に対
するボンディングツール１３の平行度が調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップボンディン
グヘッドのツール平行度測定方法及びチップボンディン
グヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、液晶基板等の各種の基板
に半導体チップをボンディングすることは広く実施され
ているが、その際、ミクロン単位の精度が要求され、か
つ、それが一段と高精度になりつつある。その為、ボン
ディングステージに対するボンディングツールの平行度
を高精度に保たねばならなく、それを怠ると、ボンディ
ング時に所謂、チップずれや端子の接続不良等が発生し
て高精度のボンディングが困難になる。

【０００３】そこで、定期的又は不規則に、ボンディン
グステージに対するボンディングツールの平行度測定
（又は確認）が余儀無くされており、一般には、ボンデ
ィングステージ上に載置されている感圧紙にボンディン
グツールを圧接せしめて測定（又は確認）し、そして、
その結果に基づいて作業員がチップボンディングヘッド
に装着されているツール平行度調整装置を手作業操作に
より調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
調整作業には、多大な時間と労力を費やさなければなら
ず、また、人為的な調整である為、その調整にばらつき
が生じ易く、しかも、感圧紙によってボンディングツー
ルの加圧範囲が制限される為、広い加圧範囲でのでの調
整が困難である等の諸々の欠点を有していた。

【０００５】本発明は、このような欠点に鑑みて発明さ
れたものであって、圧力量に対応した電流の変化を検出
し得る平面センサーを用いることにより、ボンディング
ステージに対するボンディングツールの平行度調整を自
動化し得て上述の従来の欠点を一挙に解消することがで
きることを見い出し本発明を完成したものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
チップボンディングヘッドのツール平行度測定方法は、
請求項１に記載するように、ボンディングステージに対
するボンディングツールの平行度を、圧力量に対応した
電流の変化を検出し得る平面センサーを用いて測定する
ことを特徴とするものである。

【０００７】なお、平面センサーは、行及び列方向に形
成された電極を感圧抵抗物質で被覆して構成されたもの
が好ましい。

【０００８】また、本発明に係るチップボンディングヘ
ッドは、圧力量に対応した電流の変化を検出する平面セ
ンサーからの制御信号に基づいてボンディングステージ
に対するボンディングツールの平行度を調整するツール
平行度調整装置を備えていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】なお、ツール平行度調整装置は、平面セン
サーからの制御信号に基づいてボンディングツールを左
右方向へ揺動せしめる第１揺動制御装置及び前後方向へ
揺動せしめる第２揺動装置で構成するのが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】正面図である図１において、この
チップボンディング装置は、装置フレーム１にチップボ
ンディングヘッド２及びボンディングステージ３等を装
着して構成されているが、チップボンディングヘッド２
は、装置フレーム１に固着されたスライドガイド４と、
このスライドガイド４に摺動し得るように係合されたア
クチュエータブラケット５と、このブラケット５に固着
のピン６及び装置フレーム１に固着のピン７に係止され
たコイルバネ８と、アクチュエータブラケット５の上面
に固着されたロードセル９及びその下面に固着されたア
クチュエータ１０と、装置フレーム１に固着されたＺテ
ーブル１１と、このＺテーブル１１に固着されたヘッド
ブラケット１２と、後述するように装着されたボンディ
ングツール１３及び加圧伝達軸１４等を備えている。

【００１１】なお、図１においては示されていないが、
図１の横断面図である図２、図２の縦断面図である図
３、斜視図である図４（但し、この図においては、ヘッ
ドブラケット１２等が省略されている。）及び図２の正
面図である図６（但し、この図においては、ボンディン
グツール１３が省略されている。）において示されてい
るように、ヘッドブラケット１２に、ツール平行度調整
装置１５が装着されている。

【００１２】これらの図において、ツール平行度調整装
置１５は、第１揺動制御装置１６と第２揺動制御装置１
７と平面センサー１８とで構成されていると共に、第１
揺動制御装置１６は、ヘッドブラケット１２に回転し得
るように装着された軸１９，２０と、軸１９，２０の一
端に固着された中空体の外ハウジング２１と、軸１９の
他端に固着された揺動アーム２２と、ヘッドブラケット
１２に固着された固定アーム２３と、この固定アーム２
３に装着されたアクチュエータ２４と、固定アーム２３
に装着のピン２５ａ及び揺動アーム２２に装着のピン２
５ｂに係止されたコイルバネ２６とで構成されている。

【００１３】なお、アクチュエータ２４は、固定アーム
２３に固着されている筒ケーシング２７内に嵌挿せしめ
られているロッドを下方向へ突出させ得るように装着さ
れ、かつ、かかるロッドの下端２４ａが、揺動アーム２
２の上端２２ａに当接されている。

【００１４】その為、第１揺動制御装置１６は、アクチ
ュエータ２４のロッドの出没制御により、揺動アーム２
２を揺動させて外ハウジング２１を左右方向（図４にお
いて示されているβ方向）に揺動させることができる。

【００１５】また、第２揺動制御装置１７は、外ハウジ
ング２１に回転し得るように装着された軸３０，３１
と、軸３０，３１の一端に固着された中空体の内ハウジ
ング３２と、軸３１の他端に固着された揺動アーム３３
と、外ハウジング２１に固着された固定アーム３４と、
この固定アーム３４に装着されたアクチュエータ３５
と、固定アーム３４に装着のピン３６ａ（図６参照）及
び揺動アーム３３に装着のピン３６ｂに係止されたコイ
ルバネ３７とで構成されている。

【００１６】なお、アクチュエータ３５は、アクチュエ
ータ２４と同様に、固定アーム３４に固着されている筒
ケーシング３８内に嵌挿せしめられているロッドを下方
向へ突出させ得るように装着され、かつ、かかるロッド
の下端３５ａ（図４参照）が、揺動アーム３３の上端３
３ａに当接されている。

【００１７】その為、第２揺動制御装置１７は、アクチ
ュエータ３５のロッドの出没制御により、揺動アーム３
３を揺動させて内ハウジング３２を前後方向（図４にお
いて示されているα方向）に揺動させることができる。

【００１８】一方、ボンディングツール１３は、このツ
ール１３に固着されたスライドベアリング３９ａ，３９
ｂを、内ハウジング３２に固着されているカイドレール
４０ａ，４０ｂに係合せしめて摺動し得るように装着さ
れていると共に、図５において示されているように、ヘ
ッドブラケット１２に懸装、すなわち、同図において、
ヘッドブラケット１２の上端部１２ａに装着のピン４１
ａ及びボンディングツール１３の上端部に装着のピン４
１ｂに係止されたコイルバネ４２により懸装されてい
る。

【００１９】そして、このように懸装されているボンデ
ィングツール１３の上端に加圧伝達軸１４の下端が当接
されて抜け止めされているが、加圧伝達軸１４は、摺動
し得るようにヘッドブラケット１２の上端部１２ａに装
着されている。

【００２０】加えて、図４において示されている、ボン
ディングステージ３に載置されている平面センサー１８
は、その厚さが０．１ｍｍ程度の薄いものであって、行
及び列方向に形成された電極１８ａを感圧抵抗性物質で
被覆して構成されているが、これに圧力が加えられる
と、その圧力量に応じて感圧抵抗性物質の抵抗値が変化
し、かつ、これを前記電極によって電流の変化として検
出することができる。

【００２１】その為、Ｚテーブル１１を駆動してヘッド
ブラケット１２を上方の待機位置から下方のボンディン
グ開始位置へ移動させ、続いて、アクチュエータ１０の
ロッドを下方へ向って所定ストローク突出させることに
よりボンディングツール１３を下方へ移動せしめてボン
ディングステージ３上の平面センサー１８を加圧するこ
とができ、よって、ボンディングステージ３に対するボ
ンディングツール１３の平行度を測定することができ
る。

【００２２】また、その際、各地点の電流変化の検出に
基づき、それを制御信号として第１，２揺動制御装置１
６，１７のアクチュエータ２４，３５を所定に制御する
ことにより、ボンディングステージ３に対するボンディ
ングツール１３の平行度を自動的に所定に調整すること
ができる。なお、必要に応じて第１，２揺動制御装置１
６，１７のアクチュエータ２４，３５の両方又はどちら
か一方を制御することができる。

【００２３】以上、一実施形態について述べたが、本発
明においては、ボンディングツールは、ツール下端部に
ヒータを内蔵等せしめた所謂、ヒータ装着型のものに限
定されず、必要に応じて、ヒータを装着していないもの
を選択してもよい。しかし、ヒータを内蔵型が好まし
い。

【００２４】また、ツール下端面に半導体チップ吸着孔
を開口せしめた所謂、チップ吸着型のものが好ましい
が、それを開口せしめていないものであってもよく、か
つ、それらの内、ツール下端部にヒータを内蔵せしめる
と共にツール下端面に半導体チップ吸着孔を開口せしめ
たものが最も好ましい。

【００２５】また、ツール平行度調整装置は、揺動型が
好ましいが、他の型式のものであってもよく、かつ、第
１，２揺動制御装置１６，１７のアクチュエータ２４，
３５夫々に代えて、減速機及びサーボモータを装着して
もよい。

【００２６】また、チップボンディングヘッドは、圧力
量に対応した電流の変化を検出する平面センサーからの
制御信号に基づいてボンディングステージに対するボン
ディングツールの平行度を調整するツール平行度調整装
置を備えている限りにおいては、上述の、ボンディング
ツールをＺ軸方向だけに移動させるものに限定されず、
これに加えてＸＹ軸方向へ移動させたり、更に加えて所
定角θ方向に回転させたりする等、いかなる型式のもの
であってもよい。

【００２７】また、ボンディングステージについても、
固定ステージに限定されず、ＸＹテーブル若しくはＸＹ
θテーブルを備えた可動ステージであってもよい。

【００２８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によると、ボンディ
ングステージに対するボンディングツールの平行度調整
の自動化が図れる。なお、行及び列方向に形成された電
極を感圧抵抗物質で被覆して構成された平面センサーを
用いているから、各地点の平行度を正確に測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】チップボンディング装置の正面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】図２の縦断面図である。

【図４】ボンディングツールの平行度を測定する態様を
示す斜視図である。

【図５】ボンディングツールの上端部の装着態様を示す
拡大図である。

【図６】図２の正面図である。

【符号の説明】

２ チップボンディングヘッド ３ ボンディングステージ １３ ボンディングツール １５ ツール平行度調整装置 １６ 第１揺動制御装置 １７ 第２揺動制御装置 １８ 平面センサー １８ａ 電極 ２１ 外ハウジング ３２ 内ハウジング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボンディングステージに対するボンディ
   ングツールの平行度を、圧力量に対応した電流の変化を
   検出し得る平面センサーを用いて測定することを特徴と
   するチップボンディングヘッドのツール平行度測定方
   法。
2. 【請求項２】 平面センサーが、行及び列方向に形成さ
   れた電極を感圧抵抗物質で被覆して構成されたものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のチップボンディン
   グヘッドのツール平行度測定方法。
3. 【請求項３】 圧力量に対応した電流の変化を検出する
   平面センサーからの制御信号に基づいてボンディングス
   テージに対するボンディングツールの平行度を調整する
   ツール平行度調整装置を備えていることを特徴とするチ
   ップボンディングヘッド。
4. 【請求項４】 ツール平行度調整装置を、平面センサー
   からの制御信号に基づいてボンディングツールを左右方
   向へ揺動せしめる第１揺動装置及び前後方向へ揺動せし
   める第２揺動制御装置で構成したことを特徴とする請求
   項３に記載のチップボンディングヘッド。