JPH1050736A - ダイボンディング装置のボンディングヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップの回転方向の向きを補正でき、かつボ
ンディング時の荷重を容易に設定できるボンディングヘ
ッドを提供する。 【解決手段】 ボンディングアーム１に、コレット５を
保持するコレットホルダ６を上下に移動自在に、かつ回
転自在に取り付ける。コレットホルダ６を、一端側に荷
重付加手段を有する荷重伝達アーム２５の他端側に磁着
させて吊り下げ、荷重伝達アーム２５を介してコレット
ホルダ６にボンディング時の荷重を加える。ボンディン
グアーム１に、回転軸１０に偏心するガイドピン１１を
有するクランクピン８を設ける一方、コレットホルダ６
にガイドピン１１に両側から当接する一対のローラ２１
を設けて回転を防止する。アクチュエータによりリンク
１２，１６を介してクランクピン８を回転させ、回動す
るガイドピン１１によりコレットホルダ６を直接回転さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイボンディング
装置のボンディングヘッドに関する。

【０００２】

【従来技術】従来、ダイボンディング装置では、ウェハ
をカットした状態で供給されたチップをボンディングヘ
ッドに設けたコレットにより吸着し、それをリードフレ
ームや基板やパッケージ等の対象物に移送しボンディン
グしている。かかるボンデングヘッドの一例を図５に示
す。

【０００３】すなわち、ダイボンディング装置に設けら
れ、ダイボンディングに際して上下方向へ揺動するボン
ディングアームの先端にはガイド部８１が設けられてい
る。ガイド部８１にはコレットホルダ８２が摺動自在に
内嵌されている。コレットホルダ８２の下端にはチップ
１０１を吸着するコレット８３が取り付けられる一方、
その上端側には固定部８４が取り付けられている。ガイ
ド部８１の上端部には、荷重調整ナット８５及び固定ナ
ット８６の設けられた起立バー８７が設けられており、
これが固定部８４を貫通することによりコレットホルダ
８２の回転が規制されている。固定部８４と荷重調節ナ
ット８５との間には荷重スプリング８８が設けられてお
り、コレットホルダ８２は固定部８４を介して荷重スプ
リング８８により下方に付勢されている。

【０００４】すなわち、チップ１０１をリードフレーム
や基板等にボンディングする際には、チップに荷重を加
わえることができるとともに、荷重調整ナット８５を螺
進、螺退させることにより設定荷重の調整を行い得るよ
うになっている。なお、前述した固定部８４には下方に
延出した延出バー８９が設けられており、延出バー８９
が、前記ガイド部８１に起立する突出量調整ナット９０
を有したストッパー９１の上端に当接することにより、
コレットホルダ８３は下方への移動範囲を規制されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイボ
ンディングに際しては、チップ１０１の吸着時又はそれ
以後にチップ１０１の回転方向の向きを補正できること
が望ましいが、前述したボンディングヘッドではそれが
できない。一方、それを可能とするには、図示した全て
の機構を回動コレット８２の軸心を中心として回動可能
な構造にすればよいが、その場合、固定部８４と起立バ
ー８７との嵌合部分等にはクリアランスが不可欠である
ため、コレット８２の回転量を精度良く制御することが
難しい。無論、かかる問題は、板ばね等により固定部８
４をコレットホルダ８２の軸回りに付勢し、常時起立バ
ー８７に圧接させることにより回避できるが、その場合
には、ボンディング時の荷重設定が困難となるものであ
った。

【０００６】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、チップの回転方向の向きを補正で
き、かつボンディング時の荷重を容易に設定できるボン
ディングヘッドを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にあっては、ダイボンディング装置に設けら
れ、チップを対象物に移送しボンディングするボンディ
ングヘッドにおいて、上下に揺動するボンディングアー
ムにに上下方向に摺動自在でかつ軸中心に回転可能に支
持され、下端で前記チップを吸着するツールと、該ツー
ルを、その上端を回転自在に支持しつつ吊り下げる支持
部材と、該支持部材を介して前記ツールにボンディング
荷重を加える荷重付加手段と、前記ボンディングアーム
と前記ツールのうちの一方側に設けられ、前記ツールに
平行して上下に延びるガイドと、前記ボンディングアー
ムと前記ツールのうちの他方側に設けられ、前記ガイド
に両側から当接するとともに回転することにより前記ガ
イドの相対的な上下方向への移動を許容する一対のロー
ラと、前記ガイド又は前記一対のローラのうちの前記ボ
ンディングアームに設けられた側を、前記ガイドと偏心
する軸を中心に水平方向へ回動させる駆動手段とを備
え、前記ガイドと前記一対のローラとが、前記一対のロ
ーラの双方の回転中心を結ぶ方向と直行する水平方向へ
互いに摺動可能であるものとした。

【０００８】かかる構成において、駆動手段によって、
保持部に設けられたガイド又は一対のローラが回動する
と、それに伴いツールはその回動量に応じて直接回転さ
れる。一方このとき、ツールは、一対のローラが回転す
ることにより上下方向へ移動可能であり、それを吊り下
げる支持部材を介して下向きの荷重を加えられる。この
ため、ツールを直接回転させる構成であっても、ツール
に加わる下向きの荷重が影響されることがない。従っ
て、ボンディング時にチップに加える設定荷重は、荷重
付加手段からツールに加える荷重のみによって決まる。
しかも、ツールが支持部材に吊り下げられているため、
吸着やボンディングに際してツールからチップに加わる
荷重が、支持部材を介してツールに加えられる荷重だけ
となり、ツールの自重がチップに加わることがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
に従って説明する。図１〜図４は本発明に係るボンディ
ングヘッドを示す図である。すなわち、図示しないダイ
ボンディング装置には、ダイボンディングに際して上下
方向へ揺動するボンディングアーム１が設けられてい
る。ボンディングアーム１の先端部には、図１に示した
ように、上方に開口する取付部２が設けられ、その上方
側は取付部２にビス３を介して固定された閉鎖部材４に
より閉鎖されている。取付部２と閉鎖部材４との内部に
は、先端側にチップを吸着するコレット５の内嵌された
コレットホルダ６を上下方向に摺動自在に、かつ回転可
能に支持するミニュチュアストロークベアリング７が収
容されている。なお、コレット５及びコレットホルダ６
が本発明におけるツールに相当するる前記閉鎖部材４に
は側方に向かって突出する突出部４ａが形成されてお
り、突出部４ａにはクランクピン８が取り付けられてい
る。クランクピン８は、突出部４ａにベアリング９を介
して回転自在に支持された回転軸１０と、この回転軸１
０と偏心する位置にて突出部４ａの上面側に立設され
た、本発明のガイドであるガイドピン１１とを有してお
り、両者は共に前記コレットホルダ６に平行して上下方
向に延在している。前記回転軸１０の下端部は突出部４
ａの裏面側に突出しており、その下端部には板状の第１
のリンク１２の一端が固着されている。一方、図２に示
すようにボンディングアーム１の基端側には、モータ１
３と、このモータ１３に図示しないギヤ機構を介して連
結されボンディングアーム１の延出方向（図２で矢示イ
方向）に沿って進退する駆動腕１４を有するアクチュエ
ータ１５が設けられている。なお、アクチュエータ１５
の動作は、図示しない制御装置によって制御されてい
る。

【００１０】駆動腕１４には、ボンディングアーム１に
沿って延在する棒状の第２のリンク１６が、ボルト１７
とナット１８とベアリング１９とを介して前記第１のリ
ンク１２の他端に回動自在に連結されている。これによ
り、駆動腕１４の動作に基づき前述したクランクピン８
が回転軸１０を中心に回動されるようになっている。つ
まり、前記アクチュエータ１５と、第１及び第２のリン
ク１２，１６と、クランクピン８とによって本発明の駆
動手段が実現されている。

【００１１】また、前記閉鎖部材４の上方側において露
出する前記コレットホルダ６の上端側には、コレットホ
ルダ６の下方側への移動範囲を規制するストッパ２０が
ネジ止めされている。ストッパ２０には、前記ガイドピ
ン１１の周面に両側から当接する一対のローラ２１，２
１が設けられており、この一対のローラ２１，２１の各
々がガイドピン１１に当接することにより、コレットホ
ルダ６が回転を阻止される一方、その各々が回転するこ
とによりコレットホルダ６が上下方向へ移動可能となっ
ている。また、一対のローラ２１，２１は、前記ガイド
ピン１１と、双方の回転中心を結ぶ方向と直行する水平
方向へ向かい摺動可能な程度の大きさを有している。前
記コレットホルダ６の上端には、略円筒状の取付部材２
２を介して永久磁石２３が取り付けられており、永久磁
石２３は取付部材２２の上部に露出する部分を球面状に
成形されている。

【００１２】一方、図３及び図４に示すように、ボンデ
ィングアーム１には、略くの字型に成形された荷重伝達
アーム２５が設けられている。荷重伝達アーム２５は本
発明の支持部材であって、その屈曲部分に位置する支点
Ｏを中心として上下方向へ回動できるようボンディング
アーム１に支持されている。荷重伝達アーム２５の一端
には吊り下げ部材２４が設けられている。吊り下げ部材
２４はコレットホルダ６の直上に延出しており、その下
面側が滑らかな平面に形成されている。また吊り下げ部
材２４の図示しない内部には永久磁石が設けられてお
り、その永久磁石とコレットホルダ６側の永久磁石２３
との相互の磁力により、コレットホルダ６が吊り下げ部
材２４に点接触して磁着され、回転自在に吊り下げられ
る構成となっている。なお、図にはコレットホルダ６が
強制的に下端側へ移動された状態が示されている。

【００１３】図４に示すように、前記荷重伝達アーム２
５の他端側と、ボンディングアーム１側に支持された調
整ねじ２６との間には、その他端側を図で上方へ付勢す
るコイルスプリング２７が張設されている。コイルスプ
リング２７のバネ力は調整ねじ２６を進退させることに
より調整できるようになっている。また、ボンディング
アーム１側には、荷重伝達アーム２５の他端側の上方へ
の回動限界位置を決めるとともに、その位置調整を可能
とするストッパ２８が設けられている。これにより、荷
重伝達アーム２５の一端に磁着され吊り下げられたコレ
ットホルダ６が、一定の位置で停止されるとともに、そ
の位置から上方へ移動しようとするとき下向きの荷重が
付加されるようになっている。

【００１４】また、荷重伝達アーム２５の他端側の下面
には、ボンディングアーム１に設けられた固定子２９と
共にリニアモータ３０を構成する可動子３１が設けられ
ている。リニアモータ３０は、前記コイルスプリング２
７と本発明の荷重付加手段を構成するものであって、固
定子２９に電力（電圧又は電流）を供給することによ
り、可動子３１を近接又は離間させるものであって、図
示しない制御装置により、可動子３１を近接又は離間さ
せる駆動力が制御されるようになっている。つまり、前
記駆動力を制御することにより、コイルスプリング２７
のバネ力を増減して、荷重伝達アーム１を介してコレッ
トホルダ６に伝達される前述した下向きの荷重を制御で
きるようになっている。

【００１５】以上の構成からなるボンディングヘッドに
おいては、チップの吸着前後に、アクチュエータ１５が
動作し第２のリンク１６がボンディングアーム１の先端
側に駆動されると、第１のリンク１２を介してクランク
ピン８が回動する。すると、ガイドピン１１が回転軸１
０を中心として回動するとともに、コレットホルダ６つ
まりコレット５が、一対のローラ２１，２１を介してガ
イドピン１１の回動量に応じた角度だけ直接回転され
る。従って、チップの回転方向の向きに応じて、アクチ
ュエータ１５を駆動制御することによりチップの向きを
精度よく補正することができる。

【００１６】一方、コレットホルダ６は、一対のローラ
２１，２１が回転することにより上下方向へ移動可能で
あり、また、その上端を磁着して回転自在に吊り下げて
いる荷重伝達アーム２５を介して、前述した荷重付加手
段から下向きの荷重を加えられる構成となっている。こ
のため、コレットホルダ６を前述したように直接回転さ
せる構成であっても、従来のように、コレットホルダ６
に加わる下向きの荷重はなんら影響を受けることがな
い。従って、チップを対象物にボンディングするときチ
ップに加える荷重を、前述した荷重手段から伝達される
荷重、つまり荷重伝達アーム２５の他端側におけるコイ
ルスプリング２７のバネ力と、リニアモータ３０に発生
させる可動子３１の駆動力のみによって決めることがで
きる。よって、チップの回転方向の向きを精度よく補正
できるだけでなく、かつボンディング時の荷重設定を容
易に行うことができる。

【００１７】しかも、コレットホルダ６が荷重伝達アー
ム２５に吊り下げられているため、コレット５からチッ
プに加わる荷重が荷重伝達アーム２５によって伝達され
る荷重だけであり、コレット５やコレットホルダ６等の
自重がチップに加わることがない。よって、チップの吸
着時やボンディング時にチップに加わる衝撃を減少させ
ることが可能となる。その結果、ダイボンディングに際
してコレット５から加えられる衝撃によりチップが棄損
することを未然に防止することができる。殊に、ボンデ
ィングアーム１を高速に揺動させる場合にあっては、か
かる効果が大きい。

【００１８】なお、本実施の形態においては、コイルス
プリング２７とリニアモータ３０とによって、本発明の
荷重付加手段を実現したものを示したが、これ以外の機
構により荷重付加手段を構成してもよい。なお、本実施
の形態に示した機構においては、リニアモータ３０にお
ける可動子３１の駆動力を制御することにより、荷重伝
達アーム１を介してコレットホルダ６に伝達される下向
きの荷重を制御できるため、その荷重を、コレット５に
チップを吸着するときと、チップを対象物にボンディン
グするときとで変化させたり、扱うチップの種類によっ
て変更したりすることを極めて容易に行うことができ
る。

【００１９】また、本実施の形態においては、ガイドピ
ン１１がボンディングアーム１に固定された閉鎖部材４
に回動自在に設けられる一方、一対のローラ２１，２１
がコレットホルダ６に設けられたものを示したが、これ
とは逆に、ガイドピン１１をコレットホルダ６側に設
け、かつ一対のローラ２１，２１を閉鎖部材４に回動自
在に設けるようにしてもよい。その場合であっても、前
述したものと同一の効果を得ることができる。また、本
実施の形態においては、コレットホルダ６を荷重伝達ア
ーム２５の一端に設けた吊り下げ部材２４に磁着させ、
かつ両者を点接触させることにより、コレットホルダ６
を回転可能に吊り下げるものを示したが、これ以外の構
造により、コレットホルダ６を回転可能な状態で吊り下
げるようにしてもよい。

【００２０】また、本実施の形態では、ボンディングア
ーム１に回動自在に取り付けられた荷重伝達アーム２５
にコレットホルダ６を吊り下げるようにしたが、例え
ば、ボンディングアーム１に、コレットホルダ６の上方
で単に上下方向移動可能な他の吊り下げ部材を設け、そ
の吊り下げ部材にコレットホルダ６を吊り下げ、かつそ
れを介してコレットホルダ６に下向きの荷重を加える構
造としてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のボンディン
グヘッドにおいては、ツールに加わる下向きの荷重に影
響を加えることなくツールを直接回転でき、ボンディン
グ時にチップに加える設定荷重を荷重付加手段からツー
ルに加える荷重のみによって決めることができるように
した。よって、チップの回転方向の向きを精度よく補正
でき、かつボンディング時の荷重を容易に設定すること
が可能となる。しかも、ツールが、それを吊り下げる支
持部材を介して下向きの荷重を伝達され、吸着やボンデ
ィングに際して、ツールの自重がチップに加わることが
ない構成としたことから、チップの吸着時やボンディン
グ時にチップに加わる衝撃を減少させることが可能とな
る。その結果、ダイボンディングに加わる衝撃によるチ
ップの棄損を未然に防止することができる。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す、図３のＡ−Ａ線
に沿う拡大断面図である。

【図２】図３のＢ矢視側面図である。

【図３】ボンディングヘッドを示す平面図である。

【図４】荷重付加機構を示す、図３のＣ−Ｃ線に沿う要
部断面図である。

【図５】従来のボンディングヘッドを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ ボンディングアーム ２ 取付部 ４ 閉鎖部材 ５ コレット（ツール） ６ コレットホルダ（ツール） ８ クランクピン（駆動手段） １１ ガイドピン（ガイド） １２ 第１のリンク（駆動手段） １５ アクチュエータ（駆動手段） １６ 第２のリンク（駆動手段） ２５ 荷重伝達アーム（支持部材） ２７ コイルスプリング（荷重付加手段） ３０ リニアモータ（荷重付加手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイボンディング装置に設けられ、チッ
   プを対象物に移送しボンディングするボンディングヘッ
   ドにおいて、 上下に揺動するボンディングアームに上下方向に摺動自
   在でかつ回転可能に支持され、下端で前記チップを吸着
   するツールと、 該ツールを、その上端を回転自在に支持しつつ吊り下げ
   る支持部材と、 該支持部材を介して前記ツールに下向きの荷重を加える
   荷重付加手段と、 前記ボンディングアームと前記ツールのうちの一方側に
   設けられ、前記ツールに平行して上下に延びるガイド
   と、 前記ボンディングアームと前記ツールのうちの他方側に
   設けられ、前記ガイドに両側から当接するとともに回転
   することにより前記ガイドの相対的な上下方向への移動
   を許容する一対のローラと、 前記ガイド又は前記一対のローラのうちの前記ボンディ
   ングアームに設けられた側を、前記ガイドと偏心する軸
   を中心に水平方向へ回動させる駆動手段と、 を備え、前記ガイドと前記一対のローラとが、前記一対
   のローラの双方の回転中心を結ぶ方向と直行する水平方
   向へ互いに摺動可能であることを特徴とするボンディン
   グヘッド。