JPS5912012B2 - ビ−ムリ−ドボンデイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビームリード素子を基板に接合（以下５ ボン
ディングと称する）するための装置、すなわちビームリ
ードボンディング装置に関するものである。

近年ビームリード素子は、ワイヤーボンディング法に比
ベポンデイング時間の短縮、周辺回路に１０対するボン
ディング面積の少なさ、及びその高信性等により、数多
くの集積回路装置に使用されるようになつている。

このビームリード素子は薄膜回路基板に直接ボンディン
グされ、小さな容積で数種の素子を用いることにより多
くの機能を持た１５せることができる利点がある。最近
５ａｎ四方程度のセラミック基板に１０〜２０のボンデ
ィング個所を作リボンディングされた各ビームリード素
子相互の配線がなされる様に、２層あるいは３層の薄膜
配線を形成し、その基板自体を一個の超大形２０集積回
路とする技術が考えられて来た。この技術は、前述のビ
ームリード素子の特性、すなわちボンディング面積の少
なさ、ボンディングの高信頼性を最大限に活用した技術
と言える。この方法によれば、個々のケースに封入され
た集積回路をプ２５リント板上に実装した場合の容積の
約１／１０程度となり、各種電子装置たとえば電子計算
機等の大巾な小型化が可能となる。しかしながら、この
様な複数個のビームリード素子からなる超大形集積回路
の製造工程にはまだ３０幾多の問題が残されている。

ボンディング工程はその内の比較的大きな割合を占めて
いる。なぜならこの工程において今まで基板、ビームリ
ード素子各々独自に製造されて来たものが組み合わされ
一つの製品として作られるためボンディングの失３？敗
は極力おさえねばならない。また基板のボンディング個
所が１０〜２０個所、ビームリード素子の品種５〜１０
品種と多く、基板上の各個所に対応する品種の素子を選
択してポンデイングせねばならない。

作業者はポンデイング時の目合せ、すなわち接合工具と
素子及び接合工具に真空吸着されている素子と基板上の
導電パターンの目合せの両作業を行い、さらに基板上の
ポンデイング個所及び素子の品種を選択せねばならず、
作業者のボンデイングに費される労力は過大なものとな
る。本発明の目的は、ビームリード接合工具と素子との
目合せ、すなわち素子をボンデイングするための工具に
供給する場合の工具先端と素子リード部の相互位置の目
合せを自動的に行い、作業者の目合せ作業の軽減を計る
ことにある。本発明の他の目的は、基板上の各ボンデイ
ング個所及び素子の品種の指定をあらかじめ設定された
プログラムに従い、各ポンデイング個所に対応した品種
の素子を自動的に選び出し、かつ正確に基板の指定個所
にボンデイングすることにより単純な作業ミスを無くす
ことにある。

本発明のビームリードボンデイング装置を図面を用い詳
細に説明する゜第１図は本発明の一実施例を示す概略斜
視図である。

図においてビームリードボンデイング装置１は可動ポン
デイング部８と、素子位置合せステージ７と、基板ステ
ージ９及び付属装置として素子貯蔵装置５仁素子取り出
し機構６を君んでいる。ビームリード素子２は同品種ご
とに接着剤としてのシリコン樹脂を塗布した各配列板４
上に規則正しく等ピッチで配列されている。この配列板
４はマガジン３１に収納されておりエレベーター３２に
取付けられている。このエレベータ３２はモータで回転
する棒状のネジを有し、マガジンはこのネジと噛み合う
ことのできる機構を有し、ネジの回転によりマガジン３
１は上下する。従つてエレベーター３２はボンデイング
しようとする素子の配列板４を引出し装置３３の引出し
位置ι位置せしめうる。配列板ステージ３４はモーター
３５，３６によつて駆動され配列板４上の素子を順次、
素子取り出し機構６の吸着位置に位置せしめる。素子貯
蔵装置５は、各配列板上の素子の個数及びその位置を記
憶し、いかなる品種の素子力奸び出されても正確にその
配列板を引き出し、配列板ステージ３４はすみやかに素
子取り出し機構６の吸着位置に素子を定められた順序に
規則正しく位置せしめる制御部（図示しない）を持つ。
素子取り出し機構６は配列板４上の素子２ａを真空吸着
し位置合せテーブル７のガラス板１２上へ移動させる。

位置合せテーブル７はＸＹ方向用モーター１６，１７及
び回転用モーター１５により駆動され素子２ｂの位置合
せを自動的に行う。位置合せ方法は特願昭４６−７０７
６１号に記載されている方法を使用する。すなわち、素
子の外形をそのポンデイングリードと相以のパターンで
あるスリツトを持つ固定マスク面に拡大投影する。この
スリツトを通過する光量と素子位置ずれの方向、または
量との間には一定の関係が存在する。従つてスＩ）ツト
を通過する光量を適当な光検出器を用い電気信号に変換
し、それを制御回路を通すことにより素子を動かし、固
定マスク面のパターン素子の投影像を一致させることに
より位置合せを行う。位置合せテーブル７には素子２ｂ
の位置合せに必要な光学系、位置合せ用マスク、光検出
器（これ等は図示しない）及び照明ランプ１４を含む。
ここで素子２ｂは上記の方法により一定の位置に位置合
せされる。本装置の特徴の一つは多数の素子の内より特
定の素子１個を抜き出し、自動的に基準位置に位置合せ
することである。

この特徴を活し、例えば位置合せ後、ボンデイングに先
立ち素子の各リードに探針を立て電気的特性を検査し前
工程までに生じた不良素子を除く事も可能である。次に
ボンデイングヘツド部８はモーター２２により回転する
ネジ２３により左右に移動することが出来、かつ位置合
せステージ７上及び基板ステージ９上において停止点を
もつ。

この場合、位置合せされた素子２ｂの位置、すなわち前
述の基準位置はボンデイングヘツド部８の位置合せステ
ージ７上の停止位置（以後吸着位置と称する）における
接合工具１８の下方、接合工具１８が素子２ｂを真空力
により吸着可能な位置とする。ボンデイングヘツド部８
が吸着位置に来ると、位置合せステージ７上方にある位
置合せ用ランプ１４は横方向に逃げ位置合せステージ７
上方に接合工具１８が素子の吸着に必要な空間を造る。

その後、接合工具１８をささえている上下動部２０が下
降し位置合せ完了後の素子２ｂを接合工具１８が真空吸
着する。接合工具１８の下方についている半透明鏡１９
は素子吸着動作を防げない様に横方向に回転移動する。
素子２ｂは位置合せ状態のまま接合工具１８に吸着され
、完了後上下動部２０は上昇し当初の位置に停止する。

その後ポンデイングヘツド部８は移動を開始し基板ステ
ージ９上の停止位置（この位置を以後ボンデイング位置
と称する）に停止す ．る。基板ステージ９は、その上
部に、モーター駆動され、基板３を保持するＸ−Ｙテー
ブル１０を搭載している。

このステージ９はＸ−Ｙテーブルのモータ２５，２６に
より駆動され、ボンデイング位置にボンデイングすべき
基板３の個所を移動させる。基板３はＸ−Ｙテーブル１
０のヒータ３７によつてポンデイングに適した温度に加
熱せられる。作業者は基板３をヒーター上部にセツトし
た後基板３の導電パターンを、接合工具１８の先端に真
空吸着されているビームリード素子のリードに半透明鏡
１９を用い、両者を同時に顕微鏡（図では省略してある
）視野内で観察することにより微調整して一致させる。
この動作は基板ステージ９をＸ−Ｙ方向に動かすための
縮小装置２８及び回転を与えるための取手２９を用いる
ことにより行われる。基板３の導電パターンと素子のリ
ードを一致させた後、ポンデイングヘツド部８の上下動
部２０が下降し、接合工具１８の先端に吸着されている
素子がポンデイングされる。ボンディング方法としては
公知の熱圧着法、ウオープリング法、コンプライアント
法等がある。本装置ではこのボンデイング動作中に、ポ
ンデイング以前の動作、すなわち、素子貯蔵装置５から
の素子の選択、位置合せテーブルモの移送及び位置合せ
テーブル７での素子の位置合せを完了する様制御される
。ボンデイング完了後、基板ステージ９の上部Ｘ一Ｙテ
ーブルはモーター２５，２６により次のポンデイング個
所、すなわち、すでに素子貯蔵装置５より選択され位置
合せされている素子がボンデイングされる位置へと基板
３を自動的に移動させる。以後、前述の様な動作を基板
のボンデイング個所がなくなるまで続け一枚の基板のボ
ンデイングが完了する。本装置の特徴の一つは基板のボ
ンデイング個所を自動的に指定しボンデイング位置にそ
の個所を位置せしめることである。

本装置は、一枚の基板に多数の素子をポンデイングする
場合には非常に有利な装置となる。

たとえば１枚の基板のボンデイング個所が２０個所、
Ｉ素子の品種が１０品種として基板に各２圃づつボ −
ーニニ≦τニリ：Ｉ″，′：′，＝：、；ニニ一 ｌの
素子をボンデイングするとしても５台のポンデ ｌイン
ク装置と５人の作業指が必要である。また、その場合、
ボンデイング個所の選択は作業者が行うため単純な位置
間違い等の作業ミスが起る可能 ．性がある。本装置に
おいては、作業者に課せられたる作業は基板の取りつけ
、取りはずし及び接合工具に真 Ｉ空吸着されている素
子と基板の導電リードを目合：リリリ：；：こ≧一ー゛
１。

゛”″゛Ａ゜゛”Ｉ以上、本発明と要約すると次の通り
である。本 ｌ装置は多数のビームリード素子を多数の
ポンデイ ｌ一ニ：′ｘ？？こ：リーリリムリ：．：リ
一 ｌ装置より接合すべき１個の素子を自動的４−取り
出 ｌし位置合せ用ステージ上へ移送した後、そのステ
−ージにおいて素子は基準位置に自動的に位置合せ
１され接合工具に真空吸着される。その後接合工具 ｌ
−：？一’；，’Ｖ，＄，：＝：ー了；二；ニ：ｌおい
て次の特徴を有するものである。素子供給部としての素
子貯蔵装置は多数の素子 １：ーリリー：’．、：リリ
ー：＝：リー；Ｉ−ジは素子貯蔵装置より供給された１
個の素子を −特願昭４６−７０７６１による方法を用
い光学的 ，検出により、全く自動的に基準位置へ位置
合せす Ｉ：＝孟：：鰺；二≦’，’．一リー： ｊら
にボンデイングヘツド部全体が基板ステージ上”：リリ
：霊′，一一；，？，Ｉ一τ：′，一ー Ｉ個所を設定
されたプログラムに従い自動的にホン １デイング位置
に位置せしめる機能を持つ。

１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す額略斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 異なる品種を含む複数個のビームリード素子を複数
   個のボンディング個所を有する１枚の基板にボンディン
   グするビームリードボンディング装置において、同一品
   種ごとに素子を載置した配列板を複数枚マガジンケース
   に収納し、自動的に該マガジンケースを上下させて該複
   数の配列板のうち所定の品種を載置した１枚の配列板を
   該マガジンケースより自動的に引き出し、該引き出され
   た配列板上の該所定の品種の素子を自動的に吸着位置に
   位置せしめ、該所定の品種の素子を吸着して位置合せテ
   ーブル上に移動させここで自動的に位置合せを行い、次
   に該素子を基板にボンディングが行なわれる位置へボン
   ディング接合工具によつて移送し、該基板の導電パター
   ンと該素子のビームリードとの位置を調整して一致させ
   た後、該接合工具を下降させてボンディングを行うこと
   を特徴とするビームリードボンディング装置。