JPH10340931A - チップボンディングツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップボンディングツールに関し、数ｇ或い
はそれ以下といった低圧レベルから数ｋｇといった高圧
レベルの広い範囲のボンディング圧を得ることができて
ツールの汎用化を図ることができるようにする。 【解決手段】 ピストン７は、そのヘッド１がシリンダ
チューブ４に対して数μｍ乃至十数μｍの間隙が形成さ
れるように嵌挿されていると共にそのロッドが静圧空気
軸受１０で支持されている。その為、シリンダチューブ
４内に加圧エアーを供給する一方においてエアーを排出
することにより、ピストン７を下方へ移動させることが
できるが、その際、ピストン７の支持箇所の摺動抵抗
（摩擦抵抗）が無視できる程度に極めて小さいので、低
圧レベルの加圧エアーをシリンダチューブ４内に供給し
てピトン７を移動させるができ、従って、例えば、数ｇ
或いはそれ以下といった低圧レベルのボンディング圧を
得ることができる。また、高圧レベルの加圧エアーをシ
リンダチューブ４内に供給することにより、数ｋｇとい
った高圧レベルのボンディング圧も得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶基板等の各種
の回路基板に半導体チップをボンディングする際に用い
られる所謂、チップボンディングツールに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶基板等、各種の回路基板に半
導体チップをボンディングする際に用いられるチップボ
ンディングツールは、各種型式ものが公知である。

【０００３】その一つとして、例えば、特開平８−７０
０１３号公報において開示されているように、シリンダ
（同号公報中に記載のシリンダ１４又は３６が該当）の
ピストンのロッド先端に加圧子（同号公報中に記載のヒ
ータチップ１３又は３５が該当）を装着したチップボン
ディングツールが挙げられる。

【０００４】なお、かかるシリンダは、一般に、エアー
シリンダが用いられているが、このシリンダのピストン
は、図５において示されているように、そのヘッド１及
びロッド２に装着されたＯリング等のエアーシール手段
３を介して気密し得るようにシリンダチューブ４に挿着
されている。

【０００５】その為、下部ポート６から加圧エアーを供
給しながら上部ポート５からエアーを排出したり或いは
上部ポート５から加圧エアーを供給しながら下部ポート
６からエアーを排出することによりピストンを上下動さ
せることができ、従って、加圧子８を、上方の待機位置
へ移動させたり或いは下方のボンディング位置へ移動さ
せることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のチッ
プボンディングツールは、Ｏリング等のエアーシール手
段３の摺動抵抗（摩擦抵抗）が比較的大きい為、両ポー
ト５，６から供給する加圧エアーを高圧ゾーンのものに
しなければならなく、このことに起因して、例えば、数
ｇ或いはそれ以下といった低レベルのボンディング圧を
得るのが困難であって、その使用が、数百ｇ以上のボン
ディング圧の場合だけに制限されて汎用性が不十分であ
った。

【０００７】本発明は、このような欠点に鑑み、それを
解消すべく鋭意検討の結果、上部ポート及び下部ポート
を穿設したシリンダチューブに対してピストンを、エア
ーシール手段が装着されていないヘッドをシリンダチュ
ーブに対して数μｍ乃至十数μｍの間隙が形成されるよ
うに嵌挿せしめると共にそのロッドを、静圧空気軸受若
しくは摺動軸受で支持せしめて装着したエアーシリンダ
を用いればよいことを見い出し本発明を完成したもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
チップボンディングツールの一つは、シリンダチューブ
に上部ポート及び下部ポートを穿設したエアーシリンダ
のピストンのロッド先端に加圧子を装着したチップボン
ディングツールにおいて、前記ピストンを、エアーシー
ル手段が装着されていないヘッドを前記シリンダチュー
ブに対して数μｍ乃至十数μｍの間隙が形成されるよう
に嵌挿せしめると共にそのロッドを、静圧空気軸受若し
くは摺動軸受で支持せしめて装着したことを特徴とする
ものである。

【０００９】また、本発明に係るチップボンディングツ
ールの他の一つは、請求項２に記載するように、請求項
１に記載のチップボンディングツールにおいて、加圧子
が、それに印刷された発熱パターンを電気絶縁材で封止
して成るヒータを有していることを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明に係るチップボンディングツ
ールの他の一つは、請求項３に記載するように、請求項
１に記載のチップボンディングツールにおいて、リンダ
チューブに貫通せしめられたエアー吸引孔と加圧子に貫
通せしめられたチップ吸着孔とに連通されるエアー吸引
用接続孔を有していることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１において、エアーシリンダの
シリンダチューブ４は、図示されていない可動アームに
装着されているが、このシリンダチューブ４に、セラミ
ック製のピストン７が挿着され、かつ、シリンダチュー
ブ４から露出されているロッド２の先端（下端）にセラ
ミック製の加圧ヘッド８が接着されている。

【００１２】なお、シリンダチューブ４は、上キャップ
４ａと胴４ｂと下キャップ４ｃとで構成され、両キャッ
プ４ａ，４ｃが胴４ｂと螺結されている。図示のＡ，Ｂ
箇所が、その螺結箇所である。

【００１３】また、上キャップ４ａは、貫通された上部
ポート５を有していると共に胴４ｂは、貫通された下部
ポート６及びエアー供給孔９を有している。また、ピス
トン７のロッド２が静圧空気軸受１０で支持されている
が、ロッド２は、断面形状が長方形に形成されている。

【００１４】なお、静圧空気軸受１０は、一般に、エア
ーベアリングと呼ばれているものであって、エアー供給
孔９から供給される加圧エアーを多孔質体１１で均一に
分散させてピストン７のロッド２を非接触状態に支持す
る。

【００１５】その為、この支持箇所の摺動抵抗（摩擦抵
抗）が、無視することができる程度に極めて小さい。図
においては示されていないが、多孔質体１１とロッド２
間に微小の間隙が形成されている。

【００１６】一方、ピストン７のヘッド１は、胴４ｂに
装着されているリング状のメタル軸受１２に対し、数μ
ｍ乃至十数μｍの間隙が形成されるように嵌挿されてい
る。なお、多孔質体１１とロッド２間の間隙は、ヘッド
１とリング軸受１２間のそれと同等若しくはそれ以上の
大きさに設けられていると共に、胴４ｂとロッド２間及
び下キャップ４ｃとロッド２間にも、ヘッド１とリング
軸受１２間のそれと同等若しくはそれ以上の間隙が形成
されている。

【００１７】よって、管路１３及びエアー供給孔９を経
てシリンダチューブ４内に加圧エアーを供給してピスト
ン７のロッド２を非接触状態に支持すると共に、管路１
４及び下部ポート６を経てシリンダチューブ４内に加圧
エアーを供給しながら上部ポート５及び管路１５を経て
エアーを排出することにより、ピストン７のヘッド１を
基準レベルに位置せしめることができる。

【００１８】これにより、加圧子８が上方の待機位置に
位置決めされるが、引き続いて、管路１５及び上部ポー
ト５を経てシリンダチューブ４内に加圧エアーを供給し
ながら下部ポート６及び管路１４を経てエアーを排出す
ることにより、ピストン７を下方へ移動させて加圧子８
を所定のボンディング圧が得られるレベルに移動させる
ことができる。

【００１９】その際、ピストン７の支持箇所の摺動抵抗
（摩擦抵抗）が無視できる程度に極めて小さいので、低
圧レベルの加圧エアーをシリンダチューブ４内に供給し
てピトン７を下方へ移動させることができ、従って、例
えば、数ｇ或いはそれ以下といった低圧レベルのボンデ
ィング圧を得ることができる。

【００２０】また、高圧レベルの加圧エアーをシリンダ
チューブ４内に供給してピストン７を下方へ移動させる
こともできるから、数ｇ或いはそれ以下といった低圧レ
ベルから数ｋｇといった高圧レベルの広い範囲のボンデ
ィング圧を得ることができ、従って、ツールの汎用化を
図ることができる。

【００２１】なお、エアー供給孔９から供給される加圧
エアーは、下部ポート６から供給される加圧エアーより
も高加圧されており、例えば、エアー供給孔９から５ｋ
ｇ／ｃｍ² の加圧エアーを供給すると共に下部ポート６
から２ｋｇ／ｃｍ² の加圧エアーを供給すればよい。

【００２２】次に、図２において示されている他の実施
形態について述べると、これにおいては、セラミック製
のピストン７のロッド２に、シリンダチューブ４に貫通
せしめられたエアー吸引孔１８と加圧子８に貫通せしめ
られたチップ吸着孔１９とに連通されるエアー吸引用接
続孔２０を穿設していると共に、加圧子８の上端面にヒ
ータ２１（図３参照）を装着している。

【００２３】なお、ヒータ２１は、加圧子８の上端面に
スクリーン印刷された発熱パターン２２（例えば、白金
パラジュウム）を電気絶縁材２３（例えば、ガラス）で
封止し、小型で軽量なヒータに構成されている。

【００２４】また、加圧子８の上端面がロッド２の下端
面に接着されている。その為、ピストン７を下方へ移動
させることにより、加圧子８で吸着保持されている半導
体チップを、図示されていない下方の基板に対して熱圧
着することができる。

【００２５】その際、ピストン７は、図１に示されてい
る上述のチップボディンクツールと同様に移動制御され
る。なお、図１，２において示されている実施形態にお
いて、静圧空気軸受１０に代えて摺動軸受を用いてもよ
い。

【００２６】また、シリンダーチューブ４が装着されて
いる可動アーム（図示されていない）は、必要に応じて
多方向（例えば、上下方向と左右水平方向と前後水平方
向）に移動し得るように装着してもよく、更に、ピスト
ン７を、図４において示されているように、メタル軸受
を用いない態様にシリンダーチューブ４に嵌挿してよ
く、この場合においても、上キャップ４ａとヘッド１間
に、図１，２に示されている態様におけるヘッド１とリ
ング軸受１２間のそれと同等若しくはそれ以上の間隙が
形成される。なお、図２において示されている管路２５
の他端（図示されていない方の一端）は真空ポンプに接
続されている。

【００２７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１〜３に記載の発明
によると、チップボンディングツールに関し、低圧レベ
ルから高圧レベルの広い範囲のボンディング圧が得られ
て汎用化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】チップボンディングツールの縦断面図である。

【図２】他のチップボンディングツールの縦断面図であ
る。

【図３】加圧子の斜視図である。

【図４】他のチップボンディングツールのエアーシリン
ダー部の縦断面図である。

【図５】従来のチップボンディングツールの縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ヘッド ２ ロッド ４ シリンダチューブ ５ 上部ポート ６ 下部ポート ７ ピストン ８ 加圧子 １０ 静圧空気軸受 １８ エアー吸引孔 １９ チップ吸着孔 ２１ ヒータ ２２ 発熱パターン ２３ 電気絶縁材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダチューブに上部ポート及び下部
   ポートを穿設したエアーシリンダのピストンのロッド先
   端に加圧子を装着したチップボンディングツールにおい
   て、前記ピストンを、エアーシール手段が装着されてい
   ないヘッドを前記シリンダチューブに対して数μｍ乃至
   十数μｍの間隙が形成されるように嵌挿せしめると共に
   そのロッドを、静圧空気軸受若しくは摺動軸受で支持せ
   しめて装着したことを特徴とするチップボンディングツ
   ール。
2. 【請求項２】 加圧子が、それに印刷された発熱パター
   ンを電気絶縁材で封止して成るヒータを有していること
   を特徴とする請求項１に記載のチップボンディングツー
   ル。
3. 【請求項３】 ピストンのロッドが、シリンダーチュー
   ブに貫通せしめられたエアー吸引孔と加圧ヘッドに貫通
   せしめられたチップ吸着孔とに連通されるエアー吸引用
   接続孔を有していることを特徴とする請求項１に記載の
   チップボンディングツール。