JPS5825327Y2 - 半導体装置用ボンディング装置の加圧工具の荷重測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、半導体装置をボンディングするワイヤーボン
ディング装置あるいはダイボンディング装置のようなボ
ンディング装置の加圧工具の動的荷重の測定装置に関す
るものである。

上記半導体組立装置では加圧工具が、半導体ペレットに
接触する際の下降速度に起因する動的荷重（衝撃荷重）
が製品歩留に大きな影響を与える。

また、上記半導体装置の半導体ペレットからの工具高さ
は、工具が半導体ペレットに接触する際の工具下降速度
に関連する半導体ペレットへの衝撃荷重に微妙な影響を
与える。

従って、半導体組立装置使用現場において、半導体装置
の歩留安定のためには、工具の半導体ペレットに対する
接触高さを使用状態と変えることなく、半導体ペレット
に対する工具の衝撃力を測定できる装置が必要となる。

上記半導体の被測定物の基準面よりの高さは約０．７ｍ
ｍ５工具の高さ調整の必要精度は±０．１ ｍｍ程度が
要求されている。

ところで、従来の工具衝撃力測定装置としては下記２例
がある。

（１）テンションゲージ たわみ板ばねの先端に負荷を掛け、板ばねのたわミ量を
目盛に指示するものである。

このものは荷重測定時の変位が大きいため、前述の衝撃
力は測定できない。

（２） ロードセル たわみ円板の裏面に抵抗線ひずみゲージまたは半導体ひ
ずみゲージ等の抵抗体よりなるセンサーを張付けたもの
で、負荷に応じたたわみ円板のひずみを上記抵抗体の抵
抗変化に置き換え、上記抵抗体に印加した電圧または電
流の変化を検出するものである。

このものについては荷重受感部の高さが１．５閣以下の
ものは市販されておらず、また、印加用の電源および増
幅回路が必要である等の不便がある。

本考案は、上記半導体組立装置のように、加圧工具の高
さが負荷重測定値に微妙に影響する空間余地の狭い装置
の加圧工具の衝撃荷重の測定のために、 ■ 荷重受感部の厚さが薄い（１ＴｒｒｒＩＬ以下が可
能）■ 検出部先端形状が小さい ■ 測定時の変位が小さい ■ 印加用電源および増幅装置を必要としない等の利点
をもつ荷重測定装置の実現を目的としたものである。

以下図面を参照して、本考案を実施例について説明する
。

第１図において基板１は、接地側電極を形成すると共に
、下記の圧電素子２を接着している。

この圧電素子２は、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３姓体と
し、若干のＬｉ、Ｃｏ５Ｗ、Ｎｉ 、Ｓｂ、Ｙ。

Ｔｅ、Ｎｂ、Ｆｅのいずれかを含む場合もあるセラミッ
クス基部材で、基部材の両端間に銀電極を焼きつげ、板
厚方向に分極処理をほどこしたものである。

これは着火、振動ピックアップ、圧力測定用として一般
的に用いられる材質であるが、本考案ではその板厚が０
．１ ｍｍ−０，２ｒｒｒｍと他の用途に比し薄く、そ
の大きさは加圧工具６の先端の加圧部面積より太きい。

この圧電素子２の板圧を本考案で薄くしている理由は、 （イ）板厚０．１４ｍｍの半導体ペレットに、圧電素子
２の板厚を近似させる必要がある。

（ロ）工具衝撃力（８０ｔ〜３００Ｓ’）による圧電素
子発生電圧を読取装置であるメモリーシンクロスコープ
等の電圧測定器３の入力許容電圧以内におさめる必要が
ある。

などである。

リード線取出板４は、上記圧電素子２０幅と同一幅の帯
状に形成され圧電素子２の上面に圧電素子２の全面を覆
うように接着され、基板１に対するもう一力の電極取出
口を形成するとともに、半導体組立装置の加圧工具によ
る圧電素子２に対する集中荷重を緩和する働きをする。

絶縁板５は、無機セラミックスまたは有機プラスチック
ス等電気絶縁性と適度に機械的強度を有する材料すなわ
ち荷重を受けても変形しがたい硬質の材料から圧電素子
と同じ大きさに形成されたものであり、リード線取出板
４を介して圧電素子２と完全に重なる如く接着され、加
圧工具による圧電素子２に対する集中荷重を緩和分散す
る働きをする。

次に、上記のように構成した装置の動作について説明す
ると、半導体組立装置の加圧工具６が本測定装置を加圧
することにより、加圧工具６の下降速度に起因する衝撃
荷重に比例した電圧が圧電素子２０両電極間に発生し、
リード線取出板４と基板１に接続したメモリーシンクロ
スコープ等の電圧測定器３にて上記電圧を読み取ること
により、上記加圧工具６による衝撃荷重を測定すること
ができる。

本測定装置は他の荷重測定装置のようにたわみ板ばね、
たわみ円板等の大きな弾性変形をする部分がなく、直接
、圧電素子２に負荷する構造であるため、荷重受感部を
小型にすることができる。

特に荷重受感部の厚さを０．７ｍｍ程度まで薄く形成し
て半導体ペレットすなわち半導体の被測定物と同じ高さ
にすることができるため、ボンディングの際の加圧工具
６による衝撃荷重と全く同じ状態で加圧工具６による衝
撃荷重が測定でき、また加圧工具６と圧電素子２との間
にはセラミックスなどの絶縁板５と導電体からなるリー
ド線取付板４が介在するのみであり、これらは荷重測定
時の変位が小さいため測定装置の加圧変形に基づく変位
により測定値が影響を受けることが少く、半導体組立装
置等の衝撃荷重の測定に適する。

また、加圧工具６の衝撃荷重は絶縁板５およびリード線
取付板４が圧電素子２の全面を覆うように取付けられて
いるので圧電素子２全面に分散されその結果薄（破損し
やすい圧電素子２であるにもかかわらず破損することが
ない。

次に本考案の他の実施例を説明する。

第２図は、第１図の基板１のかわりに、半導体部品のリ
ードフレーム１′をそのまま基板として使用したもので
ある。

半導体組立装置に使用するリードフレーム１′をそのま
ま使用することにより、加圧工具６と圧電素子２との位
置合せにおいて、半導体組立装置に既存の位置合せ機構
が使用できるため、位置合せが容易となる。

また加圧工具の衝撃力測定の際に荷重受感部の弾性率が
実際の半導体ペレット加圧時に近くなる利点がある。

第３図は、基板１に相当するリードフレーム１′ツカわ
りに、専用基板１″を使用したもので、第２図のリード
フレーム１′を用いたものに比し、汎用性があり、他種
のリードフレームを用いる装置、または他の汎用的荷重
測定に使用しやすい利点がある。

以上のように、本考案は基板１またはｉ ／、 ｌ Ｉ
Ｉおよび圧電素子２．リード線取出板４．絶縁板５など
からなり、荷重受感部の厚さが薄く、荷重受感部の形状
が小で、測定時の変位が小さく、印加用電源および増幅
装置を必要としない荷重測定装置を提供するものである
。

尚、本考案は上記実施例に限定されたものでなく要旨を
変更しない範囲において、任意に変更することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の荷重測定装置の主要部の拡大図、第２
図ＡおよびＢ図はそれぞれ本考案の他の実施例の平面図
および側面図、第３図ＡおよびＢ図はそれぞれ本考案の
他のもう一つの実施例の平面図および側面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・圧電素子、３・・
・・・・電圧測定器、４・・・・・・リード線取出板、
５・・・・・・絶縁板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導電性基板と、半導体装置をボンディングするボンディ
   ング装置の加圧工具の先端の加圧部面積より広面積の板
   状に形成され、上記基板に固定されて上記加圧工具の衝
   撃荷重によりそれに対応した起電力を発生する圧電素子
   と、上記圧電素子の基板取付面の反対側面に取付けられ
   たリード線取出板と、上記リード線取出板の圧電素子取
   付面の反対側面に取付けられ、衝撃時上記加圧工具の圧
   接を直接受ける絶縁板とを具備し、上記積層して取付け
   られた基板−圧電素子−リード線取出板−絶縁板の全体
   の厚さは上記半導体装置の厚さとほぼ同じ厚さであり、
   上記リード線取出板は上記圧電素子と同じ幅の細長い帯
   状に形成され、上記絶縁板は上記加圧工具の衝撃を受け
   ても変形しがたい硬質の部材で上記圧電素子と同じ大き
   さに形成され、これらリード線取出板および絶縁板は上
   記圧電素子を完全に覆う如く取付けられて上記加圧工具
   の上記圧電素子に対する衝撃集中荷重を上記圧電素子の
   全面に分散することを特徴とする半導体装置用ボンディ
   ング装置の加圧工具の荷重測定装置。