JPH11121504A - バンプボンダー - Google Patents

バンプボンダー

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JPH11121504A
JPH11121504A JP27593297A JP27593297A JPH11121504A JP H11121504 A JPH11121504 A JP H11121504A JP 27593297 A JP27593297 A JP 27593297A JP 27593297 A JP27593297 A JP 27593297A JP H11121504 A JPH11121504 A JP H11121504A
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雅彦 池谷
Yuichi Takakura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣチップの電極にワイヤ先端部に形成した
ボールをボンディングしてバンプを形成するバンプボン
ダーにおいて、ステージからの熱影響によるバンプ位置
ずれを抑制する。 【解決手段】 所定温度に加熱され、その上面にＩＣチ
ップ１が位置決め固定されるステージ２と、ステージ２
の一側部に水平方向に移動可能に配設され、ＩＣチップ
１の電極にワイヤ１０先端部に形成したボールをボンデ
ィングしてバンプを形成するボンディングヘッド３との
間に、エアをボンディングヘッド３とは反対側に向けて
吹き出す多数のエア吹き出し口２４を形成したエア吹き
出し管２５を配設し、ステージ２上面に沿って略平行に
エア流を形成し、ステージ２の熱がボンディングヘッド
３側に影響するのを抑制した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＩＣチップの電極部
に電気接続用のバンプをワイヤボンディング技術によっ
て形成するバンプボンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤボンディング技術によりＩＣチッ
プの電極とパッケージ導体部との電気的接続を行うボン
ダーは、「半導体ハンドブック（第２版）」（株式会社
オーム社発行）に種々紹介されている。このような従来
のワイヤボンディングを行うボンダーでも、その用い方
によってＩＣチップの電極部に電気接続用のバンプを形
成することはでき、例えば特願平８−２４９７２４号等
において既に提案されている。
【０００３】そのバンプボンダーは、図５に示すよう
に、ＩＣチップ３１を収容したトレイ３２を順次所定位
置に供給するＩＣチップ供給部３３と、バンプをボール
ボンディングによって形成するボンディング部３４と、
バンプを形成されたＩＣチップ３１をトレイ３５に順次
収納して取り出すＩＣチップ排出部３６と、ＩＣチップ
供給部３３とボンディング部３４とＩＣチップ排出部３
６の間でＩＣチップ３１を移載する移載手段３７にて構
成されている。ボンディング部３４には、超音波熱圧着
によるボンディングのために加熱手段を内蔵したボンデ
ィングステージ３８が配設されるとともにその後部にボ
ンディングヘッド３９が配設されている。
【０００４】ボンディングヘッド３９は、図６に示すよ
うに、ボンディングステージ３８の後部でＸＹ２方向に
移動可能に支持されるとともに、ボンディング作業機構
４１と認識カメラ４２がボンディングステージ３８上面
に対向位置するように前方に向けて延設されている。
【０００５】次に動作を説明すると、移載手段３７にて
ＩＣチップ供給部３３のトレイ３２から順次ＩＣチップ
３１を取り出して、ボンディングステージ３８に設けら
れている複数のボンディング位置４０ａ、４０ｂの何れ
かに一方、例えば４０ａに供給し、位置決め手段（図示
せず）にてそのＩＣチップ３１を精度良く位置決めして
吸着固定する。その間にもう一方のボンディング位置４
０ｂに吸着固定されているＩＣチップ３１にボンディン
グヘッド３９にてバンプを形成する。バンプ形成が終了
すると、ボンディングヘッド３９は新たに供給・位置決
めされて吸着固定されたボンディング位置４０ａに移動
してそのＩＣチップ３１に対してバンプの形成を開始す
る。その間に、パンプが形成されたＩＣチップ３１を移
載手段３７にてボンディングステージ３８から取り出し
てＩＣチップ排出部３６のトレイ３５内に移載して収納
し、さらにそのボンディング位置４０ｂにＩＣチップ供
給部３３からＩＣチップ３１を供給して位置決めし、吸
着固定する。以上の動作を繰り返すことにより、生産性
良くＩＣチップ３１に対するバンプ形成を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、ボンディングステージ３８が例えば最高３５
０℃程度に加熱されているため、その上部に位置してい
るボンディング作業機構４１や認識カメラ４２がその熱
の影響を受け、各部位の熱膨張率の差によって熱変形を
生じ、形成したバンプに位置ずれが発生するという問題
があった。この熱変形によるバンプの位置ずれは±１０
〜１５μｍにも達し、ＩＣチップ３１に数１０μｍオー
ダーの微小ピッチでバンプを形成する場合には、その位
置ずれは重大である。
【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ステ
ージからの熱影響によるバンプ位置ずれを抑制できるバ
ンプボンダーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のバンプボンダー
は、所定温度に加熱され、その上面にＩＣチップが位置
決め固定されるステージと、ＩＣチップの電極にワイヤ
先端部に形成したボールをボンディングしてバンプを形
成するボンディングヘッドとを備えたバンプボンダーに
おいて、ステージ上面に沿って略平行に流れるエア流を
形成する手段を設けたものであり、エア流によってステ
ージの熱がボンディングヘッド側に影響するのを抑制す
ることができ、熱変形によるバンプ位置ずれを小さくす
ることができる。例えば、従来±１０〜１５μｍであっ
たものを、±５μｍ以下にすることができる。
【０００９】また、ボンディングヘッドは、ステージの
一側部に水平方向に移動可能に配設されるとともに、ス
テージ上面に対向可能に延設されたボンディング作業機
構と認識カメラとを備えて成り、そのボンディングヘッ
ドとステージの間にエアをボンディングヘッドとは反対
側に向けて吹き出す多数のエア吹き出し口を形成したエ
ア吹き出し管を配設すると、エア吹き出し口から吹き出
したエア流によってステージの熱がステージ上に位置す
るボンディング作業機構と認識カメラに影響するのを抑
制できるとともに、ステージ上を通って温められたエア
がボンディングヘッド側とは反対側に流れるため、熱の
影響を確実に抑制でき、しかもボンディングヘッドとス
テージの間にエア吹き出し管を配設するだけで良く、簡
単な構成を付加するだけでバンプ位置ずれを小さくでき
る。
【００１０】また、エア吹き出し口から吹き出すエアの
流速を、３〜１０ｍ／ｓｅｃ、好適には４〜６ｍ／ｓｅ
ｃに設定するのが好ましい。即ち、３ｍ／ｓｅｃ以下で
は熱の影響を抑制する効果が小さくなり、逆に１０ｍ／
ｓｅｃ以上になると、エア流によってワイヤ先端にボー
ルを形成するためのスパークに悪影響を与えるようにな
り、適正なボールが形成されなくなる恐れがある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のバン
プボンダーについて、図１〜図４を参照しながら説明す
る。
【００１２】図１、図２において、１はＩＣチップで、
搬送手段（図示せず）でステージ２上に供給され、位置
決め手段（図示せず）で所定位置に位置決めされた後吸
着固定される。また、バンプ形成後に搬送手段で排出さ
れる。ステージ２は超音波熱圧着によってボンディング
するように加熱手段が内蔵され、最高温度が３５０℃程
度の所定温度に制御されている。なお、ステージ２はＩ
Ｃチップ１を２箇所で位置決め固定するように構成さ
れ、一方の位置でバンプを形成している間に他方の位置
に対してＩＣチップ１を供給・排出できるようになされ
ている。ステージ２の後部には、Ｘ方向とＹ方向の任意
の位置に移動・位置決め可能なＸＹテーブル４上に搭載
されたボンディングヘッド３が配設されている。
【００１３】上記ボンディングヘッド３は、図３に示す
ように、ワイヤリール装着部２０に装着されたワイヤリ
ール２１と、このワイヤリール２１からのワイヤ１０を
上方から通されてステージ２上のＩＣチップ１にボンデ
ィングを行うボンディング作業機構５とを備えている。
ワイヤリール２１とボンディング作業機構５の間には、
ワイヤ１０の途中を上向きの湾曲状態にエアー１６で吹
き上げてワイヤ１０にテンションを与える第１のワイヤ
テンショナー１７と、ボンディング作業機構５における
クランパ６のワイヤガイド６ａの真上でワイヤ１０を上
方への吹き上げエアー１８にさらしてワイヤ１０に上向
きのテンションを掛ける第２のワイヤテンショナー１９
とが配設され、ワイヤリール２１からのワイヤ１０をエ
アー１６、１８にて所定の供給経路およびテンションを
保つようにフローティング支持しながらボンディング作
業機構５に無理なく供給できるように構成されている。
【００１４】ボンディング作業機構５は、図３、図４に
示すように、ワイヤ１０を把持固定するクランパ６と、
先端にワイヤ１０が挿通されるキャピラリ７を有すると
ともにワイヤ１０の先端部に形成されたボールにキャピ
ラリ７を介して超音波振動を印加するホーン８と、ボー
ルを形成するための放電用のトーチ９とを備えている。
また、ボンディング作業の状態を視覚認識する認識カメ
ラ１１が上部に配設され、認識画像を認識用モニタ（図
示せず）に表示するとともにデータ処理装置（図示せ
ず）に認識信号を入力してデータ処理するように構成さ
れている。
【００１５】また、クランパ６及びホーン８は、図１、
図４に示すように、水平支軸１３にて上下揺動自在に支
持された揺動部材１２の前部に装着され、水平支軸１３
の直後位置に上下動電磁駆動手段１４が配設され、揺動
部材１２の後端部に上下位置検出手段１５が配設されて
いる。２２はクランパ６の中間部を開閉自在に枢支する
垂直枢軸、２３はクランパ６の後部に配設された開閉電
磁駆動部である。
【００１６】ステージ２とボンディングヘッド３の間に
は、図１、図２に示すように、ボンディングヘッド３と
は反対側の前方に向けてステージ２の上面に沿って略平
行に流れるエア流を形成するように、多数のエア吹き出
し口２４を形成したエア吹き出し管２５が配設されてい
る。エア吹き出し口２４は略直径１ｍｍ程度の細孔から
なり、数ｍｍピッチで多数形成されている。このエア吹
き出し管２５は流量調整弁（図示せず）を介して空圧源
に接続されており、各エア吹き出し口２４から３〜１０
ｍ／ｓｅｃ、好適には４〜６ｍ／ｓｅｃ程度の流速でエ
アを吹き出すように構成されている。
【００１７】次に、以上の構成のバンプボンダーの動作
を説明する。
【００１８】ＩＣチップ１がステージ２上の所定位置に
位置決めされて吸着固定されると、ボンディングヘッド
３にてバンプ形成が行われる。このボンディング作業に
おいては、まず初期状態でクランパ６及びキャピラリ７
が所定高さ位置に位置しかつワイヤ１０の先端部がキャ
ピラリ７の先端から所定長突出しており、この状態でＩ
Ｃチップ１の所定の電極と対向する位置にボンディング
ヘッド３が移動する都度、トーチ９からのスパーク電流
によって先端部が溶かされてボールが形成される。キャ
ピラリ７と各電極との対向位置は認識カメラ１１の視覚
認識のもとに高精度に制御される。
【００１９】次に、クランパ６を開いた後上下動電磁駆
動手段１４にて揺動部材１２を揺動させてクランパ６及
びキャピラリ７をＩＣチップ１に向けて下降させる。そ
して、下降限まで下降した後、キャピラリ７にてワイヤ
１０先端のボールがＩＣチップ１の電極上に加圧される
とともにホーン８にてキャピラリ７を介して超音波振動
が印加され、ボールと電極が熱圧着と超音波振動とによ
って接合される。この際の圧着力は３０ｇ〜５０ｇ程度
が好適であり、超音波振動は水平方向にかけられ、振幅
０．５μｍ、振動数６０〜７０ＫＨZ （具体例としては
６３．５ＫＨZ）程度とするのが好適である。
【００２０】ボンディング後、上下動電磁駆動手段１４
が作動されてクランパ６及びキャピラリ７が適当距離上
昇され、キャピラリ７の先端からワイヤ１０が所定長突
出された後、開閉電磁駆動部２３が作動されてクランパ
６が閉じられてワイヤ２４が把持固定される。その後再
び上下動電磁駆動手段１４が作動されてクランパ６及び
キャピラリ７が上昇工程に入り、その上昇工程の初期に
ワイヤ１０が熱影響部との境界で切断され、電極の上に
ボール部と３０μｍ〜４０μｍ程度の高さに突出したワ
イヤ部分とからなる突出長約６０μｍ程度のバンプが形
成される。その後、クランパ６及びキャピラリ７が初期
状態の所定高さ位置まで上昇する。以後、上記バンプ形
成動作が繰り返される。
【００２１】以上のボンディング動作時に、エア吹き出
し管２５の多数のエア吹き出し口２４からボンディング
ヘッド３とは反対側に向けてステージ２の上面に沿って
略平行に流れるエア流を形成しているので、このエア流
によってステージ２の熱がボンディングヘッド３のキャ
ピラリ７及びホーン８や認識カメラ１１に影響して熱膨
張するを抑制できるとともに、ステージ２上を通って温
められたエアがボンディングヘッド３側に流れて熱影響
を与えることがなく、熱変形によるバンプ位置ずれを小
さくすることができる。このようにエア流を形成するこ
とによって従来±１０〜１５μｍあったバンプ位置誤差
を、±５μｍ以下に抑制できる。
【００２２】また、エア吹き出し口２４から吹き出すエ
アの流速を、３〜１０ｍ／ｓｅｃ、好適には４〜６ｍ／
ｓｅｃに設定しているので、熱の影響を効果的に抑制す
ることができるとともに、エア流によってトーチ９から
のスパークに悪影響を与えることがなく、適正なボール
を形成することができ、精度の高いバンプ形成を行うこ
とができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明のバンプボンダーによれば、以上
の説明から明らかなように、所定温度に加熱されたステ
ージ上にＩＣチップを固定してその電極にボンディング
ヘッドにてワイヤ先端のボールをボンディングしてバン
プを形成するバンプボンダーにおいて、ステージ上面に
沿って略平行に流れるエア流を形成する手段を設けたの
で、エア流によってステージの熱がボンディングヘッド
側に影響するのを抑制することができ、熱変形によるバ
ンプ位置ずれを小さくすることができる。
【００２４】また、ボンディングヘッドとステージの間
にエアをボンディングヘッドとは反対側に向けて吹き出
す多数のエア吹き出し口を形成したエア吹き出し管を配
設すると、エア吹き出し口から吹き出したエア流によっ
てステージ上に位置するボンディング作業機構と認識カ
メラにステージの熱が影響するのを遮断でき、またステ
ージ上を通って温められたエアはボンディングヘッド側
とは反対側に流れるため、ステージの熱の影響を確実に
抑制することができ、しかもボンディングヘッドとステ
ージの間にエア吹き出し管を配設するだけで良く、簡単
な構成を付加するだけでバンプ位置ずれを小さくでき
る。
【００２５】また、エア吹き出し口から吹き出すエアの
流速を、３〜１０ｍ／ｓｅｃ、好適には４〜６ｍ／ｓｅ
ｃとすることにより熱の影響を効果的に抑制でき、かつ
ワイヤ先端にボールを形成するためのスパークに悪影響
を与えず、適正にボールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のバンプボンダーにおける
ステージとボンディングヘッドの側面図である。
【図２】同実施形態におけるステージとボンディングヘ
ッドを模式的に示した斜視図である。
【図３】同実施形態のボンディングヘッドにおけるワイ
ヤ供給機構の斜視図である。
【図４】同実施形態のボンディングヘッドの主要部の構
成を示す斜視図である。
【図５】従来例のバンブボンダーの概略構成を模式的に
示した斜視図である。
【図６】同従来例におけるステージとボンディングヘッ
ドを模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１ ＩＣチップ ２ ステージ ３ ボンディングヘッド ５ ボンディング作業機構 １０ ワイヤ １１ 認識カメラ ２４ エア吹き出し口 ２５ エア吹き出し管
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 雅也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 池谷 雅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高倉 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定温度に加熱され、その上面にＩＣチ
    ップが位置決め固定されるステージと、ＩＣチップの電
    極にワイヤ先端部に形成したボールをボンディングして
    バンプを形成するボンディングヘッドとを備えたバンプ
    ボンダーにおいて、ステージ上面に沿って略平行に流れ
    るエア流を形成する手段を設けたことを特徴とするバン
    プボンダー。
  2. 【請求項２】 ボンディングヘッドは、ステージの一側
    部に水平方向に移動可能に配設されるとともに、ステー
    ジ上面に対向可能に延設されたボンディング作業機構と
    認識カメラとを備えて成り、そのボンディングヘッドと
    ステージの間にエアをボンディングヘッドとは反対側に
    向けて吹き出す多数のエア吹き出し口を形成したエア吹
    き出し管を配設したことを特徴とする請求項１記載のバ
    ンプボンダー。
  3. 【請求項３】 エア吹き出し口から吹き出すエアの流速
    を、３〜１０ｍ／ｓｅｃ、好適には４〜６ｍ／ｓｅｃに
    設定したことを特徴とする請求項２記載のバンプボンダ
    ー。
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CN115533294A (zh) * 2022-12-05 2022-12-30 宁波尚进自动化科技有限公司 引线键合机的bto自动调整系统及方法

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