JPH0560258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、基板にダイを装着する為のダイボン
デイング装置に関するものである。

（従来の技術） ダイを基板に搭載するダイボンデイング装置と
しては、例えば、特開昭53−126269号公報に示さ
れている一般にインデツクス方式といわれている
ものがある。第８図は、そのインデツクス方式の
ダイボンデイング装置の要部を示すものである。
図中、６３はボンデイングヘツド、６４はボンデ
イングヘツド６３を支持するアーム、６５はアー
ム６４をインデツクス回転させるインデツクス駆
動装置である。以上のように構成された従来装置
について、以下その動作を説明する。

ａ点でボンデイングヘツド６３がダイを吸着し
てピツクアツプする。次にアーム６４を180°水平
回転させてボンデイングヘツド６３をｂ点に移動
させた後、ダイをリードフレームやセラミツク基
板などの基板上にボンデイングする。

その他の例として、特開昭57−12446号公報に
示される一般にリンクアーム方式と呼ばれるダイ
ボンデイング装置がある。第９図は、そのリンク
アーム方式ダイボンデイング装置を示すものであ
る。６６はボンデイングヘツド、６７はダイを吸
着するダイコレツト、６８はシヤフト、６９はガ
イドベアリング、７０は揺動レバー、７１はカム
フオロア、７２はスプリング、７３は前後駆動カ
ム、７４は上下ガイドシヤフト、７５はガイドベ
アリング、７６はカムフオロア、７７は上下駆動
カム、７８はベアリングホルダーである。以上の
ように構成されたリンクアーム方式ダイボンデイ
ング装置について、以下その動作を説明する。

カム７３，７７を同期回転させることによつ
て、ボンデイングヘツド６６はｃ→ｄ→ｅ→ｆ→
ｅ→ｄ→ｃの順で上下・前後動作を行なう。すな
わち、まずｃ点でダイを吸着してピツクアツプす
る。続いて、上下駆動カム７７の回転により、カ
ムフオロア７６が持ち上げられると、ベアリング
ホルダ７８も同時に持ち上げられ、ボンデイング
ヘツド６６のダイコレツト６７はｃ点からｄ点ま
で上昇する。

次に前後駆動カム７３の回転により、カムフオ
ロア７１がバネ７２のバネ力に抗して右方へ押さ
れる。すると揺動レバー７０は時計方向に揺動し
てボンデイングヘツドはｄ点からｅ点まで水平移
動する。次いで上下駆動カム７７の回転によつ
て、ダイコレツト６７は、ｅ点からｆ点へ下降
し、ダイコレツト６７に吸着されたダイは基板
（図示せず）にボンデイングされる。

ボンデイングが完了すると、上述した動作と逆
方向の動作により、ボンデイングヘツドはｆ点か
らｅ点まで上昇し、次いでｅ点からｄ点の方へ移
動した後、ｃ点迄下降して再びダイを吸着してピ
ツクアツプする。以上の動作を繰り返し行なうこ
とにより、ダイは次々に基板にボンデイングされ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のインデツクス方式の場
合、インデツクス装置を高精度に製造することが
困難であり、そのために割出し誤差δ（第８図参
照）が要求される精度より大きくなつて、ａ点に
おいてダイのピツクアツプミスを多発しやすく、
またｂ点におけるダイの基板へのボンデイング精
度があがらない問題点があつた。

また、リンクアーム方式の場合は、カム７３，
７７とその回転軸とのはめあいのすき間や加工誤
差による偏心誤差が生じることは避けられない
が、ボンデイングヘツド６６は揺動レバー７０の
回転軸からの長さの比₁／₂（第９図参照）の
分だけ拡大された大きな停止位置誤差が生じるこ
とから、上記インデツクス方式の場合と同様に、
ｃ点におけるピツクアツプミスを多発しやすく、
またｆ点におけるボンデイング精度があがらない
問題点があつた。更にはこのものは、前後駆動カ
ム７３と上下駆動カム７７を含む２個のカム手段
を用い、且つ前後方向の移動をガイドする水平な
ガイドベアリング６９と上下方向の移動を案内す
る垂直なガイドベアリング７５の２個のガイド手
段を用い、ｃ点，ｄ点，ｅ点，ｆ点間を図示する
ような軌跡で上下方向と水平方向にダイコレツト
６７を直線運動させるものであるため、ダイコレ
ツト６７はｄ点、ｅ点で移動方向を90°変えねば
ならず、ダイコレツト６７の運動がｄ点，ｅ点で
不自然な不連続運動となることから、ダイコレツ
ト６７はスムーズに高速度で連続運動できず、ダ
イコレツト６７の移動速度の高速化が困難であ
り、ひいてはサイクルタイムが長くなる問題点が
あつた。

そこで本発明は、ダイコレツトの運動を高速安
定化し、しかも高い停止位置精度が得られるダイ
ボンデイング装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記問題点を解決するため、本発明のダイボン
デイング装置は、先端部にダイコレツトを保持す
るボンデイングアームと、このボンデイングアー
ムをその長さ方向に往復動自在に支持する平行リ
ンク部材と、このボンデイングアームに連結され
たガイド体と、駆動手段に駆動されて上記平行リ
ンク部材と同方向に揺動する揺動アームと、この
揺動アームに装着されたカムフオロアとを備え、
上記ガイド体に上記ボンデイングアームの長さ方
向と直交する方向に上記カムフオロアを案内する
ガイド部を形成して、このガイド部に上記カムフ
オロアを嵌合せしめ、上記揺動アームの揺動によ
り、上記ボンデイングアームをその長さ方向に往
復動させて、上記ダイコレツトをウエハーと基板
の間を円弧状に往復移動させるよう構成してい
る。

（作用） 上記構成において、揺動レバーが揺動すると、
ボンデイングアームはその長さ方向に往復動し、
このボンデイングアームの先端部に保持されたダ
イコレツトは、ウエハー上のピツクアツプ点と基
板上のボンデイング点を円弧状にスムーズに往復
移動し、ウエハーのダイを基板にボンデイングす
る。

ここで、カムフオロアには、機構系のがたつき
や、部品の加工組付誤差等のために、ピツクアツ
プ点やボンデイング点で、停止位置誤差が生じ
る。しかしながらダイボンデイングアームの往復
移動方向やカムフオロアの案内方向を上記のよう
に構成したことにより、このカムフオロアの停止
位置誤差のために生じるダイコレツトの停止位置
誤差はきわめて小さくなり、したがつてダイコレ
ツトによるダイのピツクアツプミスを解消でき、
またダイを基板の所定位置に精度よくボンデイン
グできる。

またダイコレツトは円弧状にピツクアツプ点と
ボンデイング点間を移動するので、その軌跡は第
９図に示す従来手段よりもきわめてスムーズであ
り、高速道でピツクアツプ点とボンデイング点を
移動させて、サイクルタイムを短縮することがで
きる。

（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。

第３図は本発明に係るダイボンデイング装置が
組み込まれた半導体組立機の斜視図である。図
中、４８は接着剤供給装置、４９はダイボンデイ
ング装置、５０はリードフレーム搬送装置、５１
は認識用カメラ、５２はリードフレーム収納装
置、５３はマガジン、５４は空ウエハー収納装
置、５５は操作押釦、５６はリードフレーム供給
装置、５７は自動ウエハー供給装置、５８はウエ
ハーテーブル、５９は入力用キーボード、６０は
Ｘ−Ｙテーブル、６１はダイエジエクター、６２
は表示用テレビである。以上のように構成された
半導体組立機について、以下その動作を説明す
る。

リードフレーム供給装置５６のリードフレーム
は、１枚ずつリードフレーム搬送装置５０に移載
される。移載されたリードフレームは、１ピツチ
ずつ搬送され、接着剤供給装置４８によつて、リ
ードフレームのボンデイングパツドに接着剤が塗
布される。この接着剤の塗布されたリードフレー
ムはダイボンデイング装置４９の直下へ送られ、
ダイボンデイング装置４９によつて、ウエハーテ
ーブル５８上のウエハーのダイは、上述したボン
デイングパツドの接着剤上にボンデイングされ
る。

ダイボンデイングが終了したリードフレーム
は、リードフレーム搬送装置５０によつてマガジ
ン５３に回収される。マガジン５３にリードフレ
ームが所定枚数回収されると、自動的にリードフ
レーム収納装置５２によつてマガジン５３が交換
される。

またウエハーは自動ウエハー供給装置５７に積
み重ねられており、１枚のウエハーの使用が完了
すると、Ｘ−Ｙテーブル６０がウエハー交換位置
へ移動し、移動ウエハー供給装置５７からウエハ
ーテーブル５８上に新しいウエハーが供給され、
これに伴つて使用を終わつたウエハーは、ウエハ
ーテーブル５８上から空ウエハー収納装置５４に
回収される。

新しいウエハーは、Ｘ−Ｙテーブル６０が認識
用カメラ５１の下まで移動することによつて位置
決めされ、上述した動作により、ウエハーのダイ
はダイボンデイング装置４９によつて１個ずつリ
ードフレーム上にボンデイングされる。また本組
立機は、操作押釦５５によつて電源を投入した後
は、表示用テレビ６２と対話形式によつて、入力
用キーボード５９の操作で運転することができ
る。

第１図，第２図はダイボンデイング装置４９の
詳細な構造を示すものである。第１図において、
１はタイミングプーリ、２はタイミングベルト、
３はタイミングプーリ、４はカム軸、５は溝カ
ム、６は第１の板カム、７は第２の板カム（但
し、この２つの板カム６，７は長径と短径の差は
数mm程度である）、８はカムフオロア、９は第１
のレバー、１０は大歯車１１の回転軸、１２は小
歯車、１３はその回転軸、１４は揺動アーム、１
５はカムフオロア、１６はサイドプレート、１７
はベアリングハウジング、１８は回転軸、１９及
び３８は平行リンク部材である。

２０はカムフオロア、２１はレバー、２２は連
結棒、２３はスプリング、２４はレバー、２５は
連結棒、２６はレバー、２７は突上ピンホルダ
ー、２８は突上ピン、２９はカムフオロア、３０
はレバー、３１はスプリング、３２は連結棒、３
３はレバー、３４はレバー、３５は連結棒、３６
はベアリングハウジング、３７は回転軸である。

第２図において、３８はリンク部材、３９はボ
ンデイングアーム、４０はボンデイングアーム３
９に連結されたガイド体で、このガイド体４０に
は、ガイド部４０ａが、ボンデイングアーム３９
の長さ方向と直交する縦方向に溝状に形成されて
いる。上記揺動アーム１４に装着されたカムフオ
ロア１５はこのガイド部４０ａに嵌合している。
ボンデイングアーム３９は、平行リンク部材１
９，３８に下方から支持されており、揺動アーム
１４が回転軸１３を中心に揺動すると、平行リン
ク部材１９，３８も同方向に揺動し、ボンデイン
グアーム３９はその長さ方向に往復動する。

４１はウエハーのダイを吸着するダイコレツ
ト、４２はダイコレツト４１の駆動モータ、４３
は第１のレバー、４４は第２のレバー、４５は第
３のレバー、４６は第４のレバー、４７は歯車で
ある。以上のように構成されたダイボンデイング
装置について、以下その動作を説明する。

第１図において、タイミングプーリ１が回転す
るとタイミングベルト２を介して、タイミングプ
ーリ３が回転する。するとカム軸４を介して、溝
カム５及び板カム６，７が駆動されて回転する。

溝カム５が回転すると、これに当接するカムフ
オロア８は上下動してレバー９は揺動する。する
と大歯車１１は回転し、これに係合する小歯車１
２とその回転軸１３も回転する。すると揺動アー
ム１４は回転軸１３を中心に揺動する。このアー
ム１４の先端にはカムフオロア１５が装着されて
いるが、前記大歯車１１と小歯車１２のギヤ比を
適当に設定することにより、カムフオロア１５は
180°の円弧運動を行ない、揺動アーム１４は180°
揺動する。するとこのカムフオロア１５が嵌合す
るガイド部４０ａが形成されたガイド体４０も、
180°揺動する。

次に板カム７によつて駆動されるダイコレツト
４１の上下動作を第１図を参照しながら説明す
る。板カム７の回転に伴つてカムフオロア２９は
上下動し、レバー３０は揺動する。レバー３０の
揺動は、連結棒３２、レバー３３、レバー３４、、
連結棒３５を経てレバー４３に伝達され、更にレ
バー４４，４５，４６を経て歯車４７に伝達さ
れ、この歯車４７を上下駆動させることによつ
て、歯車４７の軸に連結されたダイコレツト４１
を上下動させる。

次に第１図を参照しながら、板カム６によつて
駆動されるダイ突上げピン２８の上下動動作につ
いて説明する。板カム６の回転に伴つてカムフオ
ロア２０が上下動し、レバー２１が揺動する。レ
バー２１の揺動動作は、連結棒２２、レバー２
４、連結棒２５、レバー２６を介して突上ピンホ
ルダー２７に取り付けられた突上ピン２８に伝達
され、突上ピン２８が上下動作する。

以上の３つの動作、即ち突上ピン２８が上下動
してウエハー上のダイを突き上げ、またダイコレ
ツト４１が上下動してダイを吸着し、またボンデ
イングアーム３９がその長さ方向に往復動して、
ダイコレツト４１に吸着してピツクアツプしたダ
イを、リードフレーム上のボンデイング位置へ移
載する動作を第４図，第５図に従つて説明する。

第４図において、７９はウエハー８０を保持す
るウエハリングホルダ、８１はリードフレーム８
２のガイドレール、第５図において、８３は上記
レバー４６に連結されたレバー、８４は第１のベ
アリング、８５は第２のベアリング、８６はボン
デイング圧用スプリング、８７はカラー、８８は
ピニオン歯車、８９は減速歯車、９０はダイコレ
ツトホルダー、９１はウエハー８０上のダイ、９
２はパイプである。以下、その動作を説明する。

第４図において、揺動アーム１４が揺動するこ
とによつて、その先端のカムフオロア１５がｇ点
からｈ点を経てｉ点へ180°円弧運動する。すると
カムフオロア１５が嵌合するガイド体４０はそれ
に伴つて実線位置アから鎖線位置イまで横方向に
移動する。するとボンデイングアーム３９は距離
だけ、水平な姿勢のまま円弧状に移動する。こ
れと同時に、ダイコレツト４１はリードフレーム
８２上のｊ点から、ウエハー８０上のｋ点に円弧
状に移動し、そこで第５図に示すようにレバー４
６にけん引されてレバー８３が反時計方向に揺動
することにより、ダイコレツト４１は下降する。
このとき、板カム６の駆動によつて突上ピン２８
が前記ダイ９１を突き上げる。するとパイプ９２
を介して真空吸引されたダイコレツト４１がダイ
９１を吸着する。この動作を完了すると、レバー
８３は時計方向に揺動し、ダイコレツト４１は上
昇してこのダイ９１をピツクアツプする。

次いで揺動アーム１４は第４図において、イ位
置からア位置へ向つて逆方向に揺動し、カムフオ
ロア１５がｉ点からｈ点を経てｇ点へ戻るに従つ
て、ダイコレツト４１はピツクアツプ点ｋからダ
イボンデイング点ｊへ円弧状に移動する。次いで
板カム７が回転して、ダイコレツト４１は下降
し、リードフレーム８２上にダイ９１をボンデイ
ングする。このボンデイング時の押圧力は、ボン
デイング圧用スプリング８６によつて得られ、カ
ラー８７を介してダイコレツト４１に伝えられ
る。

ところで、ダイ９１の吸着やボンデイングに際
して、ダイ９１の上面に形成された電気回路にダ
メージを与えない様に、ダイコレツト４１は、第
７図に示すように、箱形の形状を有しており、ダ
イコレツト４１の内面は、ダイ９１の上辺のエツ
ジのみに当接する。しかしながらこのような断面
形状にした場合、図示するように、もしダイ９１
がダイコレツト４１に対して角度θだけずれてい
たとすると、ダイコレツト４１は、ダイ９１のエ
ツジに衝突してダイ９１にダメージを与える。こ
うならない様に、ダイ９１のズレ角θを検出し、
角度θだけダイコレツト４１を水平回転させてダ
イ９１を吸着する様にしたのが第５図である。

以下、ダイコレツト４１を水平回転させるため
の動作を説明する。第５図において、ダイコレツ
ト駆動モータ４２が所定角度回転すると、ピニオ
ン歯車８８、減速歯車歯８９を介して歯車４７が
回転する。するとこの歯車４７に連結されたダイ
コレツトホルダ９０を介して、ダイコレツト４１
が歯車４７と一体的に所定角度水平回転する。し
たがつて第７図のようにズレ角θがある場合、ダ
イコレツト４１を角度θ水平回転させれば、ダイ
コレツト４１をダイ９１に正確に合致させて、ダ
イ９１を吸着することができる。

上述したように、本手段は揺動アーム１４を揺
動させることにより、ボンデイングアーム３９を
その長さ方向に往復移動させて、ダイコレツト４
１を第４図に示す点ｋ（ピツクアツプ点），点ｊ
（ボンデイング点）間を円弧状に往復移動させる
ものである。第６図は、ダイコレツト４１が第４
図に示す点ｊにおいて、ダイ９１をリードフレー
ム８２にボンデイングする時にカムフオロア１５
とガイド体４０の位置関係を示す図である。図
中、Ａはガイド体４０のガイド部４０ａ（第２図
も参照）のセンターであり、カムフオロア１５
は、上記点ｇ，点ｉ間を円弧状に移動しながら、
このセンターＡに沿つて矢印方向Ｂに上下動す
る。

本手段は、上述のようにダイコレツト４１はピ
ツクアツプ点ｋとボンデイング点ｊを円弧運動す
るものであり、したがつて第９図に示す従来のダ
イコレツト６７よりも移動がスムーズに行われ、
したがつてダイコレツト４１の移動速度を高速化
でき、ひいてはサイクルタイムを短縮できる。

ここでもし、機構系のがたつきや部品の加工組
付誤差によつてカムフオロア１５の停止位置が角
度δだけずれたとする。そうすると、この時のボ
ンデイング位置の誤差ΔLは ΔL＝L/2・（１−cosδ）L/2・δ²となり、 例えばL/2＝80mmδ＝1°とすると ΔL＝0.012mmとなり、その値はきわめて小さい。
このことは、カムフオロア１５に大きな停止位置
誤差があつても、ダイコレツト４１のｊ点（ボン
デイング点）における停止位置誤差はきわめて小
さく、ダイ９１をリードフレーム８２上に位置精
度良くボンデイングできることを意味する。これ
と同様の理由により、ダイコレツト４１のｋ点
（ピツクアツプ点）における停止位置誤差もきわ
めて小さく、ダイコレツト４１をダイ９１の直上
で停止させて、ダイ９１を確実にピツクアツプで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ボンデイ
ングアームを駆動するカムフオロアに大きな停止
位置誤差があつても、これに起因するダイコレツ
トの停止位置誤差はきわめて小さく、したがつて
ダイコレツトをウエハー上の所定のピツクアツプ
点で正確に停止させてダイを確実にピツクアツプ
でき、またダイを基板上の所定のボンデイング点
で正確に停止させて、ダイを基板の所定位置に精
度良くボンデイングできる。しかもダイコレツト
がピツクアツプ点とボンデイング点を円弧状に往
復移動するので、その運動はきわめてスムーズに
行なわれ、したがつてダイコレツトの移動速度を
高速化して、サイクルタイムを短縮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであつて、第１
図は駆動部の斜視図、第２図は要部の斜視図、第
３図は半導体組立機の斜視図、第４図はボンデイ
ングアームの運動の模式図、第５図はボンデイン
グヘツドの側面図、第６図は揺動動作の説明図、
第７図はダイとダイコレツトとの関係を示した
図、第８図は従来のインデツクス方式の平面図、
第９図は従来のリンクアーム方式の側面図であ
る。 ５，８，９，１１，１２……駆動手段、１４…
…揺動アーム、１５……カムフオロア、１９，３
８……平行リンク部材、３９……ボンデイングア
ーム、４０……ガイド体、４０ａ……ガイド部、
４１……ダイコレツト、８０……ウエハー、８２
……基板、９１……ダイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端部にダイコレツトを保持するボンデイン
   グアームと、このボンデイングアームをその長さ
   方向に往復動自在に支持する平行リンク部材と、
   このボンデイングアームに連結されたガイド体
   と、駆動手段に駆動されて上記平行リンク部材と
   同方向に揺動する揺動アームと、この揺動アーム
   に装着されたカムフオロアとを備え、上記ガイド
   体に上記ボンデイングアームの長さ方向と直交す
   る方向に上記カムフオロアを案内するガイド部を
   形成して、このガイド部に上記カムフオロアを嵌
   合せしめ、上記揺動アームの揺動により、上記ボ
   ンデイングアームをその長さ方向に往復動させ
   て、上記ダイコレツトをウエハーと基板の間を円
   弧状に往復移動させるようにしたことを特徴とす
   るダイボンデイング装置。 ２ 上記揺動アームが180度揺動をすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイボンデ
   イング装置。