JPS5932059B2 - bonding head - Google Patents
bonding headInfo
- Publication number
- JPS5932059B2 JPS5932059B2 JP54082864A JP8286479A JPS5932059B2 JP S5932059 B2 JPS5932059 B2 JP S5932059B2 JP 54082864 A JP54082864 A JP 54082864A JP 8286479 A JP8286479 A JP 8286479A JP S5932059 B2 JPS5932059 B2 JP S5932059B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- block
- bearing
- heating
- spindle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体素子などのボンディングに使用するボ
ンディング装置のボンディングヘッドに関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a bonding head of a bonding apparatus used for bonding semiconductor elements and the like.
金属フレームに半導体素子をボンディングするために、
従来から行なわれている方法は、第1図に示されている
ように、まず所定温度に加熱されている加熱ブロック1
上に金属フレーム2を並設配置して、各フレーム上のボ
ンディングパット2aに前工程で付着させてある半田3
を溶解させておき、ついでビニールシート4上に貼りつ
けられている半導体素子5を、図示していないボンディ
ング装置のニードルで1個づつ吸着して、前記ボンディ
ングパット2a上に搬送し、半田3を介して加圧付着さ
せ、その後、金属フレーム2を冷却させて固着させると
いうものであつた。To bond semiconductor elements to metal frames,
In the conventional method, as shown in FIG. 1, first, a heating block 1 is heated to a predetermined temperature.
The metal frames 2 are arranged in parallel on top, and the solder 3 attached to the bonding pads 2a on each frame in the previous process is
Then, the semiconductor elements 5 pasted on the vinyl sheet 4 are sucked one by one with a needle of a bonding device (not shown) and transported onto the bonding pad 2a, and the solder 3 is applied. After that, the metal frame 2 was cooled and fixed.
そして前記ボンディング作業に使用するボンディング装
置のボンディングヘッドは、一般に第2図および第3図
のように構成されている。The bonding head of the bonding apparatus used for the bonding operation is generally constructed as shown in FIGS. 2 and 3.
すなわち、これらの各図において、ボンディングアーム
6の先端部には、軸受けシリンダTを土下方向に向けて
装着してあり、この軸受けシリンダTに対して、下部に
ニードル9を有し、かつ上、下部で径差を与えたスピン
ドル8を、上下摺動自在に貫挿させると共に、廻り止め
部材10による廻り止めを施し、さらに前記軸受けシリ
ンダTにパイプ11から空気圧を導入してスピンドル8
に下方への所定加圧力を与え、かつこのスピンドル8を
パイプ12により真空ポンプに連通させて、ニードル9
の先端に負圧、すなわち半導体素子5に対する吸着力を
発生させるようにしたものである。従つてこのような構
成によるボンディングヘッドによれば、ニードル9によ
る半導体素子5の吸着ができると共に、この吸着ならび
に金属フレーム2への加圧付着に際しての緩衝を、軸受
けシリンダTへの空気圧導入によつて行なわせ得るほか
、その動作中は廻り止め部材10によりスピンドル8の
位置規制をなして、正確なボンディング作業を実行でき
るのである。ここで前記ボンディング作業を高能率に行
なわせろ目的で、装置自体を自動化かつ商運化するのに
は、パターン認識技術によつて、半導体素子の位置、方
向などの検出、ならびに修正を行なう必要があり、その
作動制御装置が複数かつ高価になるという不都合がある
ほか、半導体素子を1個づつボンディングさせているこ
とから、その作業能力には自ずから限界を生ずるもので
あつた。That is, in each of these figures, a bearing cylinder T is attached to the distal end of the bonding arm 6 facing toward the soil, and a needle 9 is provided at the lower part of the bearing cylinder T, and a needle 9 is provided at the upper part of the bearing cylinder T. , a spindle 8 with a diameter difference at the lower part is inserted vertically and slidably, and is prevented from rotating by a rotation prevention member 10, and air pressure is introduced into the bearing cylinder T from a pipe 11 to prevent the spindle 8 from rotating.
A predetermined downward pressure is applied to the spindle 8, and the spindle 8 is connected to a vacuum pump through a pipe 12, and the needle 9 is
A negative pressure, that is, a suction force for the semiconductor element 5 is generated at the tip of the semiconductor element 5. Therefore, with the bonding head having such a configuration, the semiconductor element 5 can be attracted by the needle 9, and the buffering during this attraction and pressurized attachment to the metal frame 2 can be achieved by introducing air pressure into the bearing cylinder T. In addition to being able to perform the bonding operation by moving the spindle 8, the position of the spindle 8 is regulated by the rotation preventing member 10 during the operation, so that accurate bonding work can be performed. In order to automate and commercialize the equipment itself with the aim of performing the bonding work with high efficiency, it is necessary to detect and correct the position and orientation of semiconductor elements using pattern recognition technology. However, in addition to the inconvenience that the operation control devices are multiple and expensive, there is a natural limit to its working capacity because the semiconductor elements are bonded one by one.
また第4図に示したように、前記加熱プロツク1上に所
定のピツチ間隔P1で、一連に連接された金属フレーム
13を配設させ、かつトレイ14土に前記ピツチ間隔P
1に等しいピツチ間隔P2で形成した角孔14a内に、
各々の半導体素子5を収納させておき、同時に複数個の
半導体素子5を各角孔14aから吸着して搬送させ、金
属フレーム13止の各ボンデイングパツト13aに同時
に加圧付着させる手段が考えられる。なおこのときのボ
ンデイング条件としては、→1としてピツチ間隔Pl,
P2が12關、ニードルの温度が約300℃、ニードル
の加圧力が約1Kfであればよい。そしてこのような方
法に適用されるボンディングヘツドは、複数のスピンド
ルを有する構成とし、かつ常に加熱零囲気に曝されるた
めに、スピンドル相互の間隔が熱変化しないこと、およ
び高温下での作動が円滑であることなどの条件を満足す
る必要がある。この発明はこのような条件を満足して、
同時に複数個の半導体素子を、対応する金属フレーム土
の各ボンデイングパツトに対し、ボンデイングすること
のできるボンデイングヘツドを提供するものである。Further, as shown in FIG. 4, a series of metal frames 13 are disposed on the heating block 1 at a predetermined pitch interval P1, and the metal frames 13 are connected in series at a predetermined pitch interval P1 on the tray 14.
In the square hole 14a formed with a pitch interval P2 equal to 1,
A conceivable method is to store each semiconductor element 5, simultaneously attract and transport a plurality of semiconductor elements 5 through each square hole 14a, and simultaneously pressurize and attach a plurality of semiconductor elements 5 to each bonding pad 13a fixed to the metal frame 13. Note that the bonding conditions at this time are →1, pitch interval Pl,
It is sufficient if P2 is 12 degrees, the temperature of the needle is about 300° C., and the pressing force of the needle is about 1 Kf. The bonding head used in this method has a structure with multiple spindles and is constantly exposed to a heated zero atmosphere, so the distance between the spindles does not change due to heat, and it is difficult to operate at high temperatures. It is necessary to satisfy conditions such as smoothness. This invention satisfies these conditions,
To provide a bonding head that can simultaneously bond a plurality of semiconductor devices to each bonding pad of a corresponding metal frame.
以下、この発明に係わるボンデイングヘツドの−実施例
につき、第5図ないし第7図を参照して詳細に説明する
。Hereinafter, embodiments of the bonding head according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.
これらの第5図ないし第7図において、ボンディングア
ーム15の先端部には、熱影響を避けるためにスペーサ
16を介して、一体構成された支持プロツク17が取付
けてある。In FIGS. 5 to 7, an integrated support block 17 is attached to the tip of the bonding arm 15 via a spacer 16 to avoid thermal effects.
この支持プロツク1rは、前記ピツチ間隔Pl,P2に
等しいピツチ間隔で下方に開口された複数の受け孔17
aを設けると共に、その全体を均一に加熱制御するため
に、所定個数のヒータ18と熱電対19とを分散配置さ
せてあり、これらを各々のリード線18a,19aによ
り図示しない制御装置に結線してある。また前記各受け
孔17aには、土方から加圧調整ネジ20が螺合され、
かつ各受け孔17aの相互間は連通路21により連通さ
れていて、パイプ21aを経てこれらの各受け孔17a
を図示しない真空ポンプに接続してある。また前記支持
プロツク17の下部には、前記各受け孔17aの位置に
一致して同数の軸受け孔22aを上下方向に形成させた
軸受けプロック22が固定してあつて、各軸受け孔22
aに径大とした頭部をもつ中空管状の吸着スピンドル2
3を、受け孔側から上下摺動自在に嵌挿させると共に、
その受け孔17a側に開口された上端と、前記加圧調整
ネジ20との間にバネ24を介装させて、この各スピン
ドル23を所定加圧力に弾圧保持させてある。This support block 1r has a plurality of receiving holes 17 opened downward at pitch intervals equal to the pitch intervals Pl and P2.
A, and in order to uniformly control the heating of the entire heater, a predetermined number of heaters 18 and thermocouples 19 are distributed and arranged, and these are connected to a control device (not shown) by respective lead wires 18a and 19a. There is. Further, pressure adjustment screws 20 from Hijikata are screwed into each of the receiving holes 17a,
The receiving holes 17a are communicated with each other by a communication path 21, and the receiving holes 17a are connected to each other through a pipe 21a.
is connected to a vacuum pump (not shown). Further, a bearing block 22 is fixed to the lower part of the support block 17, and the bearing block 22 has the same number of bearing holes 22a vertically formed in accordance with the positions of the respective receiving holes 17a.
A hollow tubular suction spindle 2 with a head with a large diameter
3 from the receiving hole side so as to be slidable up and down, and
A spring 24 is interposed between the upper end opened toward the receiving hole 17a and the pressure adjustment screw 20, so that each spindle 23 is elastically held at a predetermined pressure.
そしてさらに各スピンドル23の下方に突出された部分
には、個々に加熱プロツク25が止着されており、これ
を前記軸受けプロツク22に連繋させて廻り止め作用を
得ると共に、この加熱プロツク25にも、前記支持プロ
ツク17と同様に、各々にリード線26a,27aを取
出したヒータ26、熱電対27を配置したものである。
従つてこの実施例構成においては、所定のピツチ間隔で
配列される各吸着スピンドル23に、真空ポンプによる
負圧が作用しているので、前記した第4図に示す各角孔
14a内の半導体素子5を同時に吸着して、これらを対
応する金属フレーム13上の各ボンデイングパツト13
aに、溶融半田を介して加圧付着させ得るものであり、
また吸着の際の緩衝ならびにボンデイング加圧は、加圧
調整ネジ20の調整により任意の値に設定でき、さらに
支持プロツク17ならびに加熱プロツク22は、各々内
装した加熱手段、すなわちヒータ18,26およびその
発熱制御のための熱電対19,27により、常に所定温
度に維持させ得るのである。Furthermore, a heating block 25 is individually fixed to the downwardly projecting portion of each spindle 23, and this is connected to the bearing block 22 to obtain a rotation prevention effect, and the heating block 25 is also , similarly to the support block 17, a heater 26 and a thermocouple 27 from which lead wires 26a and 27a are taken out are arranged.
Therefore, in the configuration of this embodiment, since negative pressure from the vacuum pump is applied to each suction spindle 23 arranged at a predetermined pitch interval, the semiconductor elements in each square hole 14a shown in FIG. 5 at the same time and attach them to each bonding pad 13 on the corresponding metal frame 13.
It can be attached to a by pressure via molten solder,
In addition, the buffering and bonding pressure during adsorption can be set to arbitrary values by adjusting the pressure adjusting screw 20. Furthermore, the support block 17 and the heating block 22 are each equipped with internal heating means, that is, heaters 18, 26 and their The thermocouples 19 and 27 for heat generation control can always maintain a predetermined temperature.
またボンディング作業に際して、各スピンドル23を軸
支する軸受けプロツク22は、前記した金属フレーム1
3の加熱プロツク1からの輻射熱および各スピンドル2
3の加熱プロツク25からの伝導熱により熱膨張して、
各スピンドル23相互間のピツチが変化することになり
、このた・めに正確なボンディング作業が不能となる。Further, during the bonding work, the bearing block 22 that pivotally supports each spindle 23 is attached to the metal frame 1 described above.
Radiant heat from heating block 1 of 3 and each spindle 2
Thermal expansion occurs due to the conduction heat from the heating block 25 of No. 3,
The pitch between the spindles 23 will vary, making accurate bonding impossible.
この対策としてこの実施例では、この軸受けプロック2
2を固定支持する支持プロツク17を加熱するようにさ
せ、作業開始前に軸受けプロツク22を熱膨張させた状
態としておくのであり、同時に各スピンドル23間のピ
ツチもまたこの熱膨張時点で正規のピツチ間隔Pl,P
2となるようにあらかじめ加工しておくのである。実験
の結果によれば、各加熱プロツク1,25の温度に対応
して軸受けプロツク17はおおよそ100℃まで温度上
昇するので、この温度を得るための最適温度、ここでは
おおよそ300℃に支持プロツク17を温度設定したと
ころ、各スピンドル23間のピツチ精度を±0.04m
1程度までにし得た。さらに軸受け孔22aとスピンド
ル23との各摺動表面、例えば窒化処理しておくことに
より、この程度の温度では常に円滑な摺動を行なわせる
ことができる。なお前記実施例は、半導体素子のボンデ
ィングについて述べたが、その他のボンディングについ
ても同様に適用できることは勿論である。以上詳述した
ようにこの発明のボンデイングヘツドによれば、複数の
半導体素子などの対象物のボンディングを同時に実行で
きて、ボンディング作業を高能率化し得られ、ひいては
位置、方向などの作動制御装置を簡略化できるなどの特
長を有するものである。As a countermeasure against this, in this embodiment, this bearing block 2
The support block 17 that fixedly supports the spindles 2 is heated to bring the bearing block 22 into a thermally expanded state before starting work, and at the same time, the pitch between each spindle 23 is also adjusted to the normal pitch at this thermal expansion point. Interval Pl, P
It is processed in advance so that it becomes 2. According to the experimental results, the temperature of the bearing block 17 rises to approximately 100°C in response to the temperature of each heating block 1, 25. Therefore, the temperature of the supporting block 17 is set to the optimal temperature to obtain this temperature, which is approximately 300°C in this case. When the temperature was set, the pitch accuracy between each spindle 23 was ±0.04m.
I was able to get it down to about 1. Further, by subjecting the sliding surfaces of the bearing hole 22a and the spindle 23 to, for example, nitriding treatment, smooth sliding can be achieved at all times at this temperature. Note that although the above embodiments have been described with respect to bonding of semiconductor elements, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to other types of bonding. As detailed above, according to the bonding head of the present invention, it is possible to bond multiple objects such as semiconductor devices simultaneously, and the bonding work can be made highly efficient. It has the advantage of being simple.
第1図は従来のボンデイング作業の動作を示す説明図、
第2図は従来のボンデイングヘツドを示す斜視図、第3
図は同上断面図、第4図はこの発明でのポンディング作
業の動作を概念として示す説明図、第5図はこの発明に
係わるボンデイングヘツドの一実施例を示す斜視図、第
6図は同土断面図、第7図は同土要部を切り欠いた正面
図である。
15・・・・・・ボンディングアーム、16・・・・・
・スペーサ、17・−・・・・支持プロツク、17a・
・・・−・受け孔、18,26・・・・・・ヒータ、1
9,27・・・・・・熱電対、20・・・・・・圧力調
整ネジ、22・・・・・・軸受けプロツク、22a・・
・・・軸受け孔、23・・・・・・吸着スピンドル、2
4・・・・・・バネ、25・・・・・・加熱プロツク。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operation of conventional bonding work,
Figure 2 is a perspective view of a conventional bonding head; Figure 3 is a perspective view of a conventional bonding head;
The figure is a sectional view of the same as above, FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the operation of bonding work in this invention, FIG. 5 is a perspective view showing one embodiment of the bonding head according to this invention, and FIG. The cross-sectional view of the soil, Figure 7, is a cutaway front view of the main part of the soil. 15...Bonding arm, 16...
・Spacer, 17... Support block, 17a.
...-Receiving hole, 18, 26... Heater, 1
9, 27...Thermocouple, 20...Pressure adjustment screw, 22...Bearing block, 22a...
... Bearing hole, 23 ... Adsorption spindle, 2
4... Spring, 25... Heating block.
Claims (1)
けられ、かつ所定のピッチ間隔で複数の受け孔を下方に
開口させた支持ブロックと、前記各受け孔位置に一致す
る軸受け孔を有して支持ブロックの下部に固定した軸受
けブロツクと、前記各軸受け孔に上下摺動自在に嵌挿さ
れると共に、受け孔側から可調整的に弾圧された複数個
の吸着スピンドルと、各吸着スピンドルに廻り止めを兼
ねて止着された個々の加熱ブロックと、前記支持ブロッ
クおよび各加熱ブロックを各々に設定温度に加熱する加
熱手段とを備えたことを特徴とするボンディングヘッド
。1. A support block that is attached to the tip of the bonding arm via a spacer and has a plurality of receiving holes opened downward at predetermined pitch intervals, and a support block that has bearing holes that correspond to the positions of each of the receiving holes. A bearing block fixed to the lower part, a plurality of suction spindles that are vertically slidably fitted into each of the bearing holes and are elastically pressed in an adjustable manner from the receiving hole side, and each suction spindle also serves as a rotation stopper. 1. A bonding head comprising fixedly attached individual heating blocks, and heating means for heating the support block and each heating block to a set temperature.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54082864A JPS5932059B2 (en) | 1979-06-28 | 1979-06-28 | bonding head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54082864A JPS5932059B2 (en) | 1979-06-28 | 1979-06-28 | bonding head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS567445A JPS567445A (en) | 1981-01-26 |
| JPS5932059B2 true JPS5932059B2 (en) | 1984-08-06 |
Family
ID=13786190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54082864A Expired JPS5932059B2 (en) | 1979-06-28 | 1979-06-28 | bonding head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932059B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831543A (en) * | 1981-08-19 | 1983-02-24 | Nec Home Electronics Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1979
- 1979-06-28 JP JP54082864A patent/JPS5932059B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS567445A (en) | 1981-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3442432A (en) | Bonding a beam-leaded device to a substrate | |
| EP0902464A3 (en) | Semiconductor wafer temperature measurement and control thereof using gas temperature measurement | |
| DE69412420D1 (en) | Quasi-infinite heat source / sink | |
| CN107464767B (en) | with stripping device | |
| KR102374971B1 (en) | Hot Wall Flux Free Solder Ball Handling Arrangement | |
| JPS5575282A (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
| US20190058079A1 (en) | Method and device for soldering Hetero-Junction with intrinsic Thin-Film solar cells together to form string | |
| US10607866B2 (en) | Hot wall flux free solder ball treatment arrangement | |
| DE69009893D1 (en) | Device for depositing synthetic diamond containing wires under spring pressure. | |
| US3738560A (en) | Semiconductor die bonder | |
| JPH01169293A (en) | Heat energy transmission method and device using tabular base layer as medium | |
| JPS5932059B2 (en) | bonding head | |
| JPH04275930A (en) | Method and device for thermally dropping molding thermosoftening substance | |
| JPH08264593A (en) | Tape bonding equipment | |
| JPS5737842A (en) | Device for gang bonding | |
| JP2773150B2 (en) | Semiconductor device manufacturing equipment | |
| JP3054480B2 (en) | Pellet bonding equipment | |
| TW202406424A (en) | Pressure sintering apparatus, and corresponding pressure sintering method | |
| JPH03270012A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus | |
| JPS6384026A (en) | Apparatus for baking semiconductor substrate | |
| JP2668738B2 (en) | Work heating device | |
| JPS636520B2 (en) | ||
| JPH01145805A (en) | Plasma cvd device | |
| JPS6049637A (en) | Mounting method of semiconductor substrate | |
| EP0196082A2 (en) | Annealing method by irradiation of light beams |