JPH0312943A - Ｔａｂ用インナリードボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＴＡＢインナリードボンディング装置に係り、
とくに複数のツールを自動的に交換するのに好適なＴＡ
Ｂインナリードボンディング装置に関する。

〔従来の技術〕

１− ２− 従来のインナリードボンディング装置においては、たと
えば特開昭６３−１０７１３０号公報に記載されている
ように、供給リールと巻取りリールの間に複数個のボン
ディング手段を設け、キャリテープに複数種の半導体チ
ップをボンディングする方式が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、複数種類のボンディングを行うために
は、複数種類の検出光学系およびボンディングステージ
と該ボンディングステージを駆動するＸ、Ｙ、Ｚテーブ
ルならびにボンディングツールを把持してボンディング
を行うボンディングヘッドと該ボンディングヘッドを駆
動するＸ、Ｙ。

Ｚステージを設ける必要があった。

そのため、多品種のボンディングをするには、装置が大
形化するという問題があった。

またツールとボンディングステージの平行度調整作業を
自動的に行う点について配慮されておらず、ツール交換
を伴わない多品種のボンディングは実用上困難であった
。

本発明の目的は、ＴＡＢの品種の切換えに伴うツールの
交換作業およびツールとボンディングステージとの平行
度調整作業の自動化ならびにツール加熱用ヒータおよび
ツール温度検出手段の脱着作業の不要を図リボンディン
グ性能の向」二、歩留りの向上１段取り時間の短縮を可
能とするＴＡＢインナリードボンディング装置を提供す
ることにある・ 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明のＴＡＢインナリー
ドボンディング装置においては、前後。

左右および上下の３方向に移動可能に構成され、ツール
を介してリードとバンプを加熱圧着するボンディングヘ
ッドと、該ボンディングヘッドに支持され、上記ツール
を吸着および加熱するツール吸着加熱手段とを備え、か
つ上記ツールを小形薄形のチップ状に構成したものであ
る。

また上記ツールをボンディングヘッドに把持したさい、
ツールの平行度を正確に位置決めするため、該ボンディ
ングヘッドはツール平行度検出手段を備えたものである
。

また品種の異なる」二記ソールを上記ツール吸着加熱手
段に吸着把持可能にするため、該ツールは同一寸寸法状
に形成され、上記ツール吸着加熱手段に吸着把持される
台座を備えたものである。

また品種の異なる複数個の」二記ツールを収容するため
、品種の異なる複数個のツールは」二記ボンティングヘ
ッドの移動範囲内に配置されたツールトレーに収容され
たものである。

また上記ツール吸着加熱手段の吸着部の形状を小形化し
て温度制御性を向上し、加熱部の熱容量を大きくするた
め、該ツール吸着加熱手段は薄肉中空状をし、その下端
部に」二記台座を吸着把持する穴を備え、その上端部に
真空供給源に接続する穴を備え、その側面に加熱用ヒー
タを備えたものである。

また」二記ツールの加熱温度を調整するため、」二記ツ
ール吸着加熱手段は温度調整手段を備えたものである。

〔作　用〕

本発明は、ホンディングヘッドが前後、左右および上下
の３方向に移動して複種類のツールを収容するツールト
レーから吸着把持するので、短時間でツールの自動交換
を行うことができる。

また吸着把持されたツールはツール平行度検出手段にて
平行度を検出するとともに調整を自動的に行うことがで
きかつ品種切換えにともなう段取時間を大幅に短縮する
ことができる。

またツールを小形薄形化して熱容量を小さくし、温度制
御性を向上することができ、かつツール加熱用ヒータの
熱容量を大形化するとともに温度調整手段にてツールの
加熱温度を調整可能にしたので、ツールを比較的低い温
度で接合部材を接合させることができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例であるＴＡＢインナリートボンデ
インク装置を示す第１図乃至第５図について説明する。

第１図乃至第３図に示すように本発明の一実施例である
ＴＡＢインナリードボンディング装置は、ボンディング
ヘッド１と、ツール吸着加熱手段２とツール平行度検出
手段３と、テープキャリア移送手段５と、テープガイド
手段６と、ツール１−レーアと、ＬＳＩチップ１〜レー
８と、ピックアンドプレス手段９と、照明手段１０と、
バンプ位置検出手段１１とボンディングステージ１２と
、ツール１３とから構成されている。

つぎに上記各部の構成について説明する。

上記ボンディングヘッド１は、Ｘ、Ｙテーブル１０］上
に搭載され、上方にモータ１０２を設置し、該モータ１
０２を駆動したとき、送りネジ１０３が回転し、上記ボ
ンディングヘッド１が上下方向に移動される。また上記
ボンディングヘッド１は、その先端部にツール吸着加熱
手段２を保持している。該ツール吸着加熱手段２は、薄
肉中空状に形成された真空容器２０１を設けている。該
真空容器２０１はその側面にツール加熱用ヒータ２０２
が固定され、下方壁２０３の下面には、後述のツール１
３の台座１４を嵌挿する溝２０４を形成し、該溝２０４
の中空部と真空容器２０］内とを接続する吸着用穴２０
５を形成している。

また上記下方壁２０３は熱電対２０６と、温調ユニソ１
−２０７とからなる温度調整手段に接続し、該温度調整
手段により上記ツール１３の加熱温度を調整するように
構成されている。さらに」二記真空容器２０１は上記ボ
ンディングヘッド１に支持された真空ソレノイドバルブ
２１０と配管２０９を介して接続され、該真空ソレノイ
ドバルブ２１０は配管２１１を介して真空ポンプ（図示
せず）に接続している。

また上記ボンディングヘッド１はツール平行度検出手段
３を保持している。該ツール平行度検出手段３は上記真
空容器２０１の上面中央部に２個で１対のリンク機構３
０］、、　３０２を上下方向に設けている。該１対のリ
ンク機構３０１．３０２は、互いに反対の水平方向に揺
動可能に形成され、それぞれ圧電アクチュエータ３０３
．３０４を固定して互いに反対の水平方向に伸びられる
ようにしている。また上記１対のリンク機構３０１．３
０２はポルｈ３１０．３１１にて予圧を加えられるとと
もに、上記圧電アクチュエータ３０３．３０４が互いに
縮む方向にス１−ロークの半分だけ変形され、圧電アク
チュエータ３０３．３０４との取付部のギャップを調整
された状態で固定されている。上記上方のリンク機構３
０２はその上面に固定された薄板部材３０５を介して」
−記ボンディングヘッド１に支持され、上記薄板部材３
０５の上面周辺部４個所には４個の歪ゲージ３０６〜３
０９を貼付している。該４個の歪ゲージ３０６〜３０９
はそれぞれ上記薄板部材３０５の上面周辺部４個所の変
形量を検出するとともに変形量に応じた信号を制御手段
（図示せず）に出力する。該制御手段は、上記圧電アク
チュエータ３０３．３０４を駆動して１対のリンク機構
３０１．３０２を第４図に示すＣ矢印方向に変形させ、
これによってツール１３のボンディング面１．３ａを後
述のボンデインクステージ１２の上面１２０２に対して
平行になるように平行度を調整する。

上記テープキャリア移送手段５はそれぞれモータ５０１
．、５０２によって回転するリール５０３と巻取りリー
ル５０４を間隔をおいて設けている。該リール５０３と
、巻取リリール５０４との間には３個のローラにて、一
方のリール５０３からのテープキャリア５０５にテンシ
ョンを加える第１テンションローラ５０６と、モータ５
０７によって回転駆動され、第２図に示すように、テー
プキャリア５０５の両端に形成されたインデックスホー
ル５０８に嵌挿してテープキャリア５０５を移送する２
個の第１スプロケッｌ−５０９と、モータ５１０によっ
て回転駆動され、ボンデインクされたテープキャリア５
０５を移送する２個の第２スプロケツ１〜５１１と、３
個のローラにてテープキャリア５０５にテンションを加
える第２テンシヨンローラ５１２とから構成されている
。なお、上記テープキャリア５０５の中央部にはデバイ
スホール５１３が移送方向に間隔をおいて複数個形成さ
れ、それぞれその周囲に複数本のリード５１４が貼付さ
れている。

上記テープガイド手段６は、上記テープキャリア５０５
の上方所定位置に設置され、上記テープキャリア５０５
の移送のさいの上面をガイドするとともに中央部にはツ
ール１３のボンディング面１３ａを透視しうる大きさの
ボンディングホール６０１が形成されている。

上記ツールトレー７は、」二記ボンディングヘツ１・１
の可動範囲内に配置され、」二面に複種類のツール１３
をセットするための複数個の凹部７０１を形成している
。なお、上記複数個のツール１３はそれぞれたとえば焼
結ダイヤモンドまたは焼結合金部材にて同一寸法に形成
された台座１４を設けている。

上記ＬＳＩチップトレー８は、Ｘ、Ｙテーブル８０１上
に搭載され、上面に複数個のＬＳＩチップ８０２をセッ
トするための複数個の凹部８０３を形成している。なお
、」１記ＬＳＩチップ８０２の周囲の一上記リード５１
４に対向する位置には複数個のＡｕバンプ８０４が設置
されている。

」１記ピックアンドプレス手段９は、ポスト９０１の上
端部に支持されたアーム９０２の先端部に真空吸着バッ
ト９０３を備えている。該真空吸着バット９０３は配管
９０４と真空ソレノイドバルブ９０５と配管９０６を介
して真空ポンプ９０７に接続し、真空ポンプ９０７より
の真空空気により該吸着バット９０３が上記ＬＳＩチッ
プトレー８に搭載されたＬＳＩチップ８０２を吸着して
ボンディングステージ１２の上面１２０２に搭載する。

」１記照明手段１０は照明光源１００１と該照明用光源
１００１に接続され、先端部にてボンディングホール６
０１内を照明する光ファイバ１００２とから構成されて
いる。

上記バンプ位置検出手段１１は、」１記照明手段］Ｏの
光ファイバ１００２からの照明光によりツール１３のボ
ンディング面］、３ａから反射した反射光をレンズ１０
０１を介してカメラ１１０２に撮像し、該撮像信号をケ
ーブル１１０３を介して画像処理装置１１０４に入力し
、上記テープキャリア５０５のリード５１４と、上記Ｌ
ＳＩチップ８２のＡｕバンプ８０４の位置を検出する。

検出の結果上記テープキャリア５０５のり−１＜５１４
と」１記ＬＳＩチップのＡｕバンプ８０４が位置ずれを
しているときには、上記Ｘ、Ｙテーブル１１０１を即動
して位置合せを行う。なお、図示の１１０５は窒素ブロ
ーパイプにして、ソレノイドバルブ］１０６、配管１１
０７を介して窒素ボンベ（図示せず）に接続している。

上記ボンディングステージ１２はｘ、ｙ、ｏテーブル１
２０１上に搭載され、上面１２０２にＬＳＩチップ１ ８０２を搭載したのち、テープガイド手段６のボンディ
ングホール６０１とＬＳＩチップ８０２の重なる下方位
置まで移動する。またボンディングステージ１２はＬＳ
Ｉチップ８０２を吸着するための吸着穴１２０３が形成
されている。該吸着穴１２０３は配管継手１２０４と配
管１２０５と、真空ソレノイドバルブ１２０６および配
管１２０７を介して真空ポンプ９０７に接続している。

つぎに動作について説明する。

まず、Ｘ、Ｙテーブル１０１を駆動し、ボンディングヘ
ッド１をツールレート７上に移動し、テープキャリア５
０５の品種に対応するツール１３の台座１４を吸着加熱
手段３のソレノイドバルブ２１０を駆動して真空容器２
０１の溝２０４内に吸着する。

ついで上記Ｘ、Ｙテーブル１０１を駆動し、かつモータ
１０２を駆動してツール１３をボンディングステージ１
２の上面１２０２に第４図に示すＢ矢印方向に押し当て
ると、ボンディングヘッド１に取付けられた薄板部材３
０５が変形し、これにともなって４個の歪ゲージ３０６
〜３０９が薄板部材３０５の変形量を２− 検出して該変形量に対応する信号を制御手段に出力する
。制御手段は２個の圧電アクチュエータ３０３、３０４
を駆動して１対のリンク機構３０１．３０２を第４図に
示すＣ矢印方向に変形させることにより、ツール１３の
ボンディング面１３ａをボンディングステージ１２の上
面１２０２に対して平行になるように平行度調整が行わ
れる。

ついでテープキャリア移送手段５のモータ５０１゜５０
２を駆動し、リール５０３および巻取リリール５０４を
回転すると、リール５０３から引き出されたテープキャ
リア５０５は第１テンシヨンローラ５０６、第１スプロ
ケツト５０９、第２スプロケツｈ５１１および第２テン
シヨンローラ５１２を介して巻取リリール５０４に巻取
られ、テープキャリア５０５上のデバイスホール５１３
がテープガイド手段６のボンディングホール６０１に位
置する。

一方、ＬＳＩチップトレー８のＬＳＩチップ８０２をＸ
、Ｙテーブル８０１の駆動によりピックアンドプレス手
段９の真空吸着バット９０３の下方位置に移動させたの
ち、真空ソレノイドバルブ９０５を駆動して真空吸着バ
ラｈ９０３がＬＳＩチップ８０２を吸着してボンディン
グステージ１２の上面に搭載し、」−記真空ソレノイド
バルブ９０５の駆動を停止して真空吸着バット９０３に
よるＬＳＩチップ８０２の吸着を解除する。

ついで、ボンディングステージ１２の真空ソレノイドバ
ルブ１２０６を駆動してボンディングステージ１２の上
面にＬＳＩチップ８０２を吸着する。

また、ボンディングステージ１２のｘ、ｙ、θテーブル
１２０１を駆動してＬＳＩチップ８０２を吸着したボン
ディングステージ１２がテープガイド手段６のボンディ
ングホール６０１の下方位置まで移動される。

この状態で照明手段１０にてテープガイド手段６のボン
ディングホール６０１内に照明光を照射するとともにバ
ンプ位置検出手段１１にてテープキャリア５０５のリー
ド５１４とＡｕバンプ８０４の位置ずれを検出したのち
、ｘ、ｙ、　　θテーブル１２０１を駆動してリーＦ５
１４とＡｕバンプ８０４との位置ずれを補正する。

しかるのち、リード５１４とＡｕバンプ８０４との位置
合せが完了すると、ボンディングヘット１のＸ。

Ｙ、Ｚテーブル１０Ｉを駆動し、ツール加熱用ヒータ２
０２により所定温度に加熱された真空容器２０１と、ツ
ール１３とをモータ１０２の駆動により第４図に示すＢ
矢印方向に移動し、一定の１−ルクでリード５１４とＡ
ｕバンプ８０４を押圧してリード５１４とＡｕバンプ８
０４を接合する。

このようにして、リード５１４とＡｕバンプ８０４が接
合すると、第６図に示すように２３２℃以下の温度に維
持されたツール１３の温度をゆるやかに４１８°Ｃ以上
の温度まで」１昇させたのち、０．１秒以上この状態を
維持する。

ついで、窒素ソレノイドバルブ１１０６を駆動し、ツー
ル１３およびツール加熱用ヒータ２０２に窒素を吹き付
けて冷却を促進し、速やかに２３２℃以下に冷却したの
ち、その状態を維持することによりリード５１．４とＡ
ｕバンプ８０４との接合動作が完了する。

したがって、上記の動作を繰返して行うことにより、テ
ープキャリア移送手段５によって移送さ５ れるテープキャリア５０５にＬＳＩチップ８０２を供給
してツール１３で圧着し、連続的にテープキャリア５０
５にＬＳＩチップ８０２を接合することができる。

つきにテープキャリアを異なる品種に交換した場合には
、ボンディングヘット１のＸ、Ｙテーブル］、０１ヲ恥
動しモータ１０２を駆動すると同時にソレノイドバルブ
２１０を駆動して既に吸着把持しているツール１３をツ
ール１〜レーアの空の凹部７０１に挿入したのち、テー
プキャリア５０５の品種に対応する別のツール１３をツ
ール１〜レーアの凹部７０１から吸着把持する。

ついでテープキャリア移送手段５を駆動してテープキャ
リア５０５上のデバイスホール５１３をテープガイド手
段６のボンディングホール６０１まで移送する゛。

一方、ボンディングステージ１２のＸ、Ｙ、θテーブル
１２０１を駆動してボンディングステージ１２の上面に
搭載されたＬＳＩチップ８０２をテープガイド手段６の
ボンディングホール６０１の下方位置まで移動する。

−１に の状態で照明手段１０にてテープガイド手段６のボンデ
ィングホール６０１内に照明光を照射するとともにバン
プ位置検出手段１１にてテープキャリア５０５のリード
５１４とＡｕバンプ８０４との位置ずれを検出し、ボン
ディングステージ１２のＸ、、Ｙ、０テーブル］２０１
を駆動してリード５１４とＡ、ｕバンプ８０４との位置
ずれを補正する。

ついで、ボンディングヘット］のモータ］、　０２を駆
動し、ツール１３を下方に移動してリート５１４とＡｕ
バンプ８０４とに押し当てることにより、１個のＬ　Ｓ
　Ｉチップ８０２の接合を完了する。

しかるのち、テープキャリア移送手段５を駆動し、テー
プキャリア５０５を一定ピッチだけ移送したのち、上記
の動作を繰返して行うことにより、連続的にテープキャ
リア５０５にＬＳＩチップ８０２を接合することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ツールから加熱用ヒータおよび熱電対
を分離したので、ツールを小形薄形化することができ、
これによってツール交換の自動化を行うことができる。

またツールを小形薄形化することにより熱容量を小さく
することができるとともに温度制御性を向」ニすること
ができ、かつツールを小形薄形化した分だけツール加熱
用ヒータを大形化することができるとともに加熱温度を
自由に調整することができ、これによりツールを比較的
低い温度で接合部に接触させることができ、かつヒート
ショックによるＬＳＩチップの破損防止と高温に加熱後
再び低い温度に下げてツールを引き上げることができる
ので、接合部が液層から固層に変化した状態になってお
り、位置ずれや剥れを防止し、良品質のボンディングを
行うことができるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例であるＴＡＢインナリードボ
ンディング装置を示す斜視図、第２図は第１図のボンデ
ィングヘッド、テープガイド手段およびボンディングス
テージ部分を示す拡大斜視図、第３図はボンディングヘ
ッド部分を示す一部断面拡大側面図、第４図はボンディ
ングヘッド部分を示す一部断面拡大正面図、第５図はツ
ール吸着加熱手段とツールトレー、ボンデインクステー
ジを示す拡大断面側面図、第６図は本発明と従来のツー
ル加熱温度と時間との関係を示す図である。 １・・ボンディングヘッド、２・・ツール吸着加熱手段
、３・・ツール平行度検出手段、５　テープキャリア移
送手段、６・テープガイド手段、７・ツール１ヘレー、
８・　ＬＳＩチップｌ−レー、９　・ピックアンドプレ
ス手段、１０・照明手段、１１・・バンプ位置検出手段
、１２・ボンディングステージ、１３・ツール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＴＡＢ用インナリードボンディング装置において、
   前後、左右および上下の３方向に移動可能に構成されツ
   ールを介してリードとバンプを加熱圧着するボンディン
   グヘッドと、該ボンディングヘッドに支持され、上記ツ
   ールを吸着および加熱するツール吸着加熱手段とを備え
   、かつ上記ツールを小形薄形のチップ状に構成したＴＡ
   Ｂ用インナリードボンディング装置。 ２、請求項１記載のボンディングヘッドは、上記ツール
   を上記ツール吸着加熱手段に吸着把持したさいの該ツー
   ルの平行度を検出し調整する検出手段を備えたＴＡＢ用
   インナリードボンディング装置。 ３、請求項１記載のツールは、それぞれ品種に関係なく
   同一寸寸法状をし、上記ツール吸着加熱手段に吸着把持
   される台座を備えたＴＡＢ用インナリードボンディング
   装置。 ４、請求項３記載のツールは、上記ボンディングヘッド
   の移動範囲内に配置され、品種の異なる複数個をツール
   トレーに収容されたＴＡＢ用インナリードボンディング
   装置。 ５、請求項１記載のツール吸着加熱手段は薄肉中空形状
   をし、その下端部に上記台座を吸着把持する穴を備え、
   その上端部に真空供給源に接続する穴を備え、その側面
   に加熱用ヒータを備えたＴＡＢ用インナリードボンディ
   ング装置。 ６、請求項４記載のツール吸着加熱手段は、上記ツール
   の加熱温度を調整する温度調整手段を備えたＴＡＢ用イ
   ンナリードボンディング装置。