JPS61201431A

JPS61201431A - 自動ダイボンダ−

Info

Publication number: JPS61201431A
Application number: JP60042263A
Authority: JP
Inventors: Masao Kitsukawa; 橘川　政雄; Yoshimaro Asano; 浅野　吉麿
Original assignee: Tokyo Sokuhan Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sokuhan Co Ltd
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1986-09-06

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）この発明は、半導体装置の製造工程に用いられる自動ダ
イボンダー、更に詳しくはアイランド部等に２個以上の
ダイをボンディングすることができるほか、ダイにスク
ラブを与えることができる自動ダイボンダーに関する。

（従来の技術）アイランド部に２個以上のダイをボンディングすること
ができるダイボンダーの従来例としては、例えば第１４
図に示すようなものがある（特開昭５９−２３５２９号
公報）、この従来例を第１４図を参照して説明すると、
該装置は、カム１０７に摺接し該カムの回転により揺動
するレバー１０５の先端を連結杆１１０を介して直線移
動自在のボンディングベース１０９に連結し、このボン
ディングベース１０９に、レバー１０５の揺動によりダ
イ１０４の吸着位置又と、吸着されたダイ１０４のボン
ディング位ｌＹａ、Ｙｂとの間を往復移動するボンディ
ングヘッド１１１を支持せしめ、かつ、レバー１０５の
支点を偏心シャツ）１０２とし、この偏心シャフト１０
２を所定角度だけ回転させることにより、ボンディング
ヘッド１１１のボンディング位置を例えばＹａ、　Ｙｂ
のように可変自在としたものである。

また、熱圧着式ダイボンダーにおいて、共晶を促進させ
るためにダイに機械的振動（以下スクラブという）を与
える装置としては例えば第１５〜１８図に示すようなも
のがある。

これは、リードフレーム１６にメッキされたＡｕと、Ｓ
ｉダイの共晶を利用するａ　Ａｕ　　Ｓｉの共晶温度は
３７０℃であるが、短時間に共晶を促進させるためには
Ｓｉダイに機械的振動（スクラブ）を与える必要がある
。

そこで、モーター軸３０の一端には、モーター３１が接
続され、中央には、ボンディングヘッド２３をボンディ
ング部３６と、ダイトレイ部１７間を往復させるための
前後用カム２４と、ボンディング位置及びダイ吸着位置
で、ダイピックアップ用ツール２（以後ツール）を上下
動作させる上下カム３２とが、相互の動作が同期するよ
う正確にノックビンで固定されている。

カムアーム２６の一端には、カムフォロア２５が取付ら
れており他端はボンディングヘッド２３にベアリングを
介して接続されている。

又スプリング２８によりカムアーム２６を右側（図示上
）に引くことにより、前後用カム２４とカムフォロア２
５は接触するようになっている。ボンディングヘッド２
３は、２本のカムアーム２６．２７によりベアリングを
介して接続されている。その先端にはダイ１８を吸着し
、ボンディングを行なうツール２が一対の平行バネ１４
により取付けられている。

ツール２の上下動作機構としては、第１８図に示すよう
に上下用カム３２．カムフォロア３３、カムアーム３４
．スプリング３５が備わっていて、カムアーム３４の他
端は、上下用レバー２９にベアリングを介して接続され
ている。上下用レバー２９の他端は、ボンディングヘッ
ド２３先端部に設けられた回転軸１２に一体結合された
レバー１２ａにベアリングを介して接続され、回転軸１
２には、ツール２を該ツール２と一体のリング１５を介
して上下するツールＥ下用レバー１３が取付けられてい
る。カムアーム３４のカムフォロア３３はスプリング３
５により上下用カム３２に接触している。

ボンディングヘッド２３の中央に、軸受６０（＄１６図
）を固定し、それに回転自在のベアリング５９が取付け
られている。スクラブ用モーター５７はベース上に固定
さ札、その軸には、スクラブ用カム５８が固定されてい
る。スクラブ用カム５８は、振巾を与えるために偏心カ
ムになっている。又ベアリング５９とスクラブ用カム５
８は、ボンディングヘッド２３がダイトレイ部１７に行
ったときには互いに離れているが、該ヘッドがボンディ
ング部３６に来たときには接触するようになっている。

ダイトレイ１７上のボンディングされるダイ１８は、ダ
イトレイ部１７上部にあるパターン認識装置（図示なし
）とＸ−Ｙテーブル５６により自動的に所定の所、即ち
、ダイ吸着位置に位置出しされるようになっている。

リードフレーム１６も送り機構（図示なし）により矢印
Ｍ方向（第１７図）に間欠送りされ順次所定の所にイン
デックスされる。リードフレーム１６の下面には、ヒー
ターが組込まれたヒーターブロック（図示なし）があり
、ボンディング位置でリードフレーム１６が所定の温度
になるよう、プレヒートされながら送られる。

次にこの従来装置の動作を説明する。先ず。

モーター３１が回転するとボンディングヘッド２３は、
２枚のカム（前後用カム２４と、上下用カム３２）の割
付により、ボンディング部３６よりダイトレイ部１７に
移動し、ツール２が下降→吸着→上昇し、次に再びボン
ディング部３６に戻り下降→ボンディング（スクラブも
含む）→上昇して、１サイクルが完了する。

ツール２がダイトレイ部１７でダイを吸着し、ボンディ
ング部３６に戻り下降し、ダイ１８とリードフレーム１
６が接触してボンディング状態になると、モーター３１
は停止する。

この停止信号でスクラブ用モーター５７が回転して、ダ
イに振動を与える。即ちスクラブ用カム５８は偏心して
いて、スタート時は、ベアリング５９と短径部が接触し
、回転すると長径部と接触するようになり、第１５図に
示すように、ボンディングヘッド２３はスプリング２８
の付勢力に抗して左側にスクラブ用カム５８の偏心量の
２倍分（約０．０５〜９．３　ｍａｄ）移動するように
なる。従ってスクラブ用カム５８を数回、回転すること
により微少な振動゛をダイ１８に与えることができる。

なお回転回数はタイマにより可変し、スクラブ量の変更
はスクラブ用カム５８を交換することによって行なう。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながらこのように、第１４図に示した従来装置に
あっては、カム１０７．レバー１０５、連結杆１１０．
ばね１０８等からなる前後駆動装置のほかに、ボンディ
ング位置を可変にするための機械的装置、すなわち偏心
シャフト１０２及びその軸受手段が必要となり、構造が
複雑となりかつ、製作費用もかかるという問題点がある
。

また、第１５〜１６図に示したスクラブ可能の従来のダ
イボンダーにあっては、スクラブさせるための装置、即
ち、スクラブ用モーター５７、スクラブ用カム５８等が
必要であり、又、ボンディング条件によりスクラブ量を
変更する場合は、予め数種類用意しておいたスクラブ用
カム５８の中から適当なものを選び出して交換する手間
が必要となる等の問題点があった。

（問題点を解決するための手段）この発明は上記した問題点を一挙に解決するためになさ
れたものである。すなわち、この発明においては、ボン
ディングヘッド前後駆動用の第１のモータと、ボンディ
ングヘッドの先端に取付けたツールの上下駆動用の第２
のモータとをそれぞれ独立的に設けるとともに、前記第
１のモータの回転運動を前後方向の直線往復運動に変換
する機構と、前記ツールがダイ吸着位置及びダイボンデ
ィング位置にあるときに前記第２のモータの回動運動を
上下方向の直線往復運動に変換する機構とを設け、さら
に、前記第１のモータと前記第２のモータとの関連動作
並びに前記第１のモータの一時停止位置もしくは−・時
停止位置における反復正逆微小回動動作を制御する制御
手段を設けることにより、従来の問題点を一掃すること
ができる自動ダイボンダーを提供することを目的とする
ものである。

（発明の実施例）以下に本発明を第１図乃至第１３図に示す実施例に基い
て詳細に説明する。

第１実施例先ず第１図乃至第１１図において、その構成を説明する
。

前後用モーター１９と、モーター軸２１は、図示しない
カップリングにより接続され、モーター軸２１先端はキ
ーによりクランク３が固定され、クランクアーム５とは
ベアリングを介してクランクピン４によりピン結合され
ている。

クランクアーム５の一端は、ボンディングヘッドｌにベ
アリングを介してピン結合されている。モーター軸２１
の中央には、前後用モーター１９のＨ，Ｐ（ホームポジ
イション）用の電気カム３７が固定され、ベース上には
Ｈ，Ｐセンサー３８が設けられている。

ボンディングヘッド１は、スライダー２０に取付られ、
第１図に示すようにガイド２０ａに沿゛ってボンディン
グ部３６のボンディング位置、ダイトレイ部１７のダイ
吸着位置間を往復移動できるようになっている。即ち、
前後用モーター１９、クランク３．クランクアーム５等
で前後駆動装置Ｓを構成している。又先端にはダイ１８
を吸着して、ボンディングを行なうダイピックアップ用
ツール２（以後ツール）が一対の平行バネ１４を介して
取付けられている。

上下用モーター１９ａのモーター軸２２には、揺動杆６
が固定され、その先端部にはベアリング７の内輪が固定
されている。ベアリング７はＺスライダー８の下端面８
ａに接している。即ち、４ｉ！動杆６、ベアリング７、
Ｚスライダー８、ベアリング９で、カム装置Ｍを構成し
ている。

Ｚスライダー８の上端には、ベアリング９が取付けられ
、これは上下用レバー１１に接している。上下用レバー
１１の右側（第１図）はスプリングｌＯによりベアリン
グ９に接するよう下側に押付けられている。またその左
側はボンディングヘッドｌに対して回転可能な回転軸１
２に固定されている０回転軸１２にはツールＥ下用レバ
ー１３が固定され、ツール２を上下できるようになって
いる。モーター軸２２には、上下用モーター１９ａのＨ
，Ｐ用の電気カム４０が固定され、ベース上にはＨ，Ｐ
センサー４１が設けられている。

第１０図は、第１図〜第９図に示した装置を制御する電
子回路の構成を示すブロックダイヤグラムであり、第１
１図は、そのフローチャートである。

ＲＯＭ　４９　（ＲＥＡＤ　０ＮＬＹ　ＭＥＭＯＲＹ　
）には、２ケのモーター（前後用モーター１９．上下用
モーター１９ａ）が、第９図に示すように、相互に関係
した動作順序をあらかじめ記憶させておく。又、２ケの
モーター１９　、１９ａの回転角度（位置）と速度（パ
ルス／５ｅｃ）及びタイミングのデータはキーボード４
７により打込まれる。

打込まれたデータは、入力ボート４８→ＣＰＵ４６を通
過し、ＣＲＴディスプレー４５に表示され、同時にバッ
クアップメモリ４４に記録される。

ＲＯＭ４９に記憶された、プログラムと、バックアップ
メモリ４４に記録されたデータによる信号はＣＰＯ４６
→出力ボート５０　、５３を通過し、シグナルジェネレ
ータ５１．５４に送られる。その信号により、回転方向
（時計方向、反時計方向）と速度のデータをドライブユ
ニット５２．５５に送る。このドライブ二二ッ）５２．
５５では回転方向と速度のデータを電流に変換して、２
ケのモーター１９　、１９ａに電流を送り、制御する。

次に動作を説明する。

２ケのＨ，Ｐセンサー３８．４１がスルー（Ｔ　ＨＲＯ
■ＧＨ）状態で、その他スタートＯ，にであることを、
ＣＰＯ４６が判断すると、スタート信号により、第６図
に示すように、クランクピン４がＡ点の位置より、前後
用モーター１９が反時計方向に回転する。それに従って
、クランクアーム５にベアリングを介してピン結合され
ているボンディングへラド１は、ガイド２０ａ上をスラ
イドして、ダイ吸着位置に移動する０前後用モーター１
９が１８０＠回転すると、（クランクピン４が１８０＠
点に移動する）一旦停止し、後に説明する上下用モータ
ー１８ａが回転して、下降→ダイ吸着→上昇の動作を行
なう、再び前後用モーター１９が回転し、ボンディング
位置に戻る。即ちクランクピン４がＡ点に戻ると一旦停
止し、上下用モーター１９ａが回転し、下降→ボンディ
ング→上昇の動作を行なう、これにより第７図に示すよ
うにＡ寸法の所にダイ１８がボンディングされる。同様
に、ダイトレイ部よりダイ１８を吸着し、クランクピン
４をＢ点で停止させるように、前後用モーターを制御す
れば、第７図に示す８寸法の位置にボンディングができ
る。即ちリードフレーム１６上に２ケ以上のダイをボン
ディングする場合、前後用モーター１９がボンディング
部３６で停止する回転角度のデータをキーボードにより
バックアップメモリ４４に記録させることによりボンデ
ィング位置を可変自在にできる。

次に、ツール２の上下駆動について説明すると、前後用
モーター１９がスタート点より　１８０゜回転すると、
上下用モーター１９ａが回転する。

それにより揺動杆６に取付られているベアリング７は、
第８図に示すＲ，点よりＲ２に移動する（下降）、Ｚス
ライダー８は上昇する。これにより上下用レバー１１は
反時計方向に回転するので１回転軸１２も反時計方向に
回転する。

ツール上下用レバー１３は下向に回転すると。

それまでスプリングｌＯにより押上げられていたツール
２は、一対の平行バネ１４の弾性復元力によりツール上
下用レバー１３に追従して下降し、ダイ１８に接するよ
うになる。さらに回転すると（Ｒ２→Ｒ３）ツール上下
用レバー１３とリング１５との間に隙間ができ、平行バ
ネ１４により、適当な吸着荷重になる（ボンディング部
３６ではボンディング荷重になる）。

コノ間にダイ１８はツール２にバキューム吸着される。

さらに回転すると（Ｒ３→Ｒ４）下降と逆の動作になり
、Ｚスライダー８の下降により、ツール２は上昇し、Ｚ
スライダー８の下降限に相当するツール２の上昇限で停
止する０以上ダイトレイ部１７について説明したが、ボ
ンディング部３６のＡ寸法、８寸法のボンディング位置
についても、ツール２の動作は同様である。但し、上下
用モータモーター１９ａの回転方向はＲ４→Ｒ，になる
。

なお、前後駆動としてクランクアーム方式で説明したが
、ネジとナツトによる送りネジ方式％式％第１２図及び第１３図において、この発明の第２実施例
を説明するが、第１図乃至第１１図は第１実施例と共用
される。即ち第１２図は、ボンディングへラド１が往復
するクランク機構の説明図である。第１３図は２ケのモ
ーター１９　、１９ａのサイクルタイム表である。

第１０図におけるＲＯＭ４９　（ＲＥＡＤ　ＯＮＬＹＭ
　ＥＭＯＲＹ）には、２ケのモーター（前後用モーター
１９．上下用モーター１８ａ）が、第１３図に示すよう
に、相互に関係した動作順序をあらかじめ記憶させてお
く、又、２ケのモーター１９゜１９ａの回転角度（位置
）と速度（パルス八ｅｃ）−及びタイミングのデータは
キーボード４７により打込まれる。打込まれたデータは
、入力ポート４８→ＣＰＵ４６を通過し、ＣＲＴディス
プレー４５に表示され、同時にバックアップメモリ４４
に記録される。

ＲＯＭ４９に記憶されたプログラムと、バックアップメ
モリに記録されたデータによる信号は、ＣＰＵ４６→出
力ボート５０．５３を通過し、シグナルジェネレータ５
１．５４に送られる。その信号により回転方向（時計方
向０反時計方向）と速度のデータをドライブユニー／　
）５２．５５に送る。ドライブユニット５２゜５５では
、回転方向と速度のデータを電流に変換して、２ケのモ
ーター１９　、１９ａに電流を送り、制御する。

次にその第２実施例の動作を説明する。

２ケのＨ，Ｐセンサー３８．４１がスルー（Ｔ　ＨＲＯ
ＵＧ）Ｉ）状態テ、ソノ他スター）０．に−１’あるこ
とをＣＰＵ４６が判断すると、そのスタート信号により
、第１２図に示すように、クランクビン４が０６の位置
より前後用モーター１９が反時計方向に回転する。それ
に従って、クランクアーム５にベアリングを介してビン
結合されているボンディングヘッド１は、ガイド２Ｏａ
上をスライドして、ダイ吸着位置に移動する。

前後用モーター１９が１８０°回転すると、（クランク
ピン４が１８０”に移動する）一旦停市し、第１実施例
の場合と同様に上下用モーター１９ａが回転して、下降
呻ダイ吸着→上昇の動作を行なう、再び前後用モーター
１９が回転し、ボンディング位置に戻る、即ち、クラン
クピン４がθ′″に戻ると停止する。すると上下用モー
ター１９ａが、第８図に示すようにＲ４→Ｒ３→Ｒ０に
回転して停止する。ツール２に吸着されているダイ１８
とリードフレーム１６が接触しボンディング状態になる
。ここでＡｕ−５ｉの共晶を促進するためにスクラブを
行なう、このスクラブは、前後用モーター１９を第１２
図に示すように０°を中心にＡ点−Ｂ点の微少な角度を
往復回転することによりツール２先端のダイ１８に与え
られる。スクラブ量の変更は前後用モーター１９にＡ点
、Ｂ点の回転角度のデータ設定手段により簡単に行なえ
る。

ボンディング（スクラブ）が完了すると、−上下用モー
ター１９ａがＲ０→Ｒ２−ＲＬと回転し、ツール２が上
昇し、スタート点に戻りｌサイクルが完了する。

前後用モーター１９がスタート点（Ｏｏ）より　１８０
°回転すると、上下用モーター１９ａが回転する。それ
により揺動杆６に取付けられているベアリング７は第８
図に示すＲ１点より８２点方向に回転する（下降）、Ｚ
スライーダ−８は上昇する。これにより上下用レバーｌ
は反時計方向に回転するので１回転軸１２も反時計方向
に回転する。ツール上下用レバー１３は下向に回転する
と、それまでスプリング１０により押上げられていたツ
ール２は一対の平行バネ１４の弾性復元力によりツール
上下用レバー１３に追従して下降し、ダイ１８に接する
ようになる。さらに回転すると（Ｒ２→Ｒｏ→Ｒ３）ツ
ール上下用レバー１３とリング１５との間に隙間ができ
、平行バネ１４により、適当な吸着荷重になる。この間
にダイ１８はツール２にバキュウーム吸着される。ざら
にＲ３→Ｒ４へ回転すると下降と逆の動作になり、Ｚス
ライダー８の下降によりツール２は上昇し、Ｚスライダ
ー８の下降限に相当するツール２の上昇限で停止上する
。

（発明の概要）以上のように本発明は、第１のモータと、この第１のモ
ータによりボンディングヘッドの先端に取付けたツール
をダイ吸着位置からボンディング位置まで往復動させる
機構と、第２のモータと、該第２のモータにより前記ツ
ールをダイ吸着位置及びボンディング位置においてＥ下
運動させる機構と、前記第１のモータと前記第２のモー
タとの関連動作並びに前記第１のモータの停止位置もし
くは停止位置における反復正逆回転動作を制御するＭ両
手段とを構えたことを特徴とする自動ダイボンダーであ
る。

（発明の効果）従ってこの自動ダイボンダーによれば、例えば特開昭５
９−２３５２９号公報に開示されている如き、偏心軸や
軸受は等を設けることなく、第１のモータの停止位置の
データを、例えばキーボードによりバックアップメモリ
に記憶させるだけで、ツールの停止位置を可変自在とし
て、任意の位置にボンディングすることができ、また、
例えば第１５図及び第１６図に示した徒来例のように、
偏心量の異なる数個のスクラブ用カム等を準備すること
なく、＠１のモータの停止位置のデータ及び反復正逆微
小回転角度のデータを例えばキーボードによりバックア
ップメモリに記憶させるだけで、ツールを任意の位置に
ボンディングし、かつ、ボンディングされたダイに所望
量のスクラブを与えて共晶を促進させることができる等
の優れた効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図は、本発明の第１実施例である全自
動ダイボンダーの説明図であって第１図は側面−１第２
図はその平面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ矢視図である
。第４図は第１図のＡ−Ａ矢視図を示す、第５図は電気
カム３７、Ｈ，Ｐセンサー３８、スリット３９の関係を
示す説明図、第６図はボンディングヘッド前後駆動装置
の説明図、第７図はリードフレーム１６に２ケのダイか
ボンディングされている図、第８図はツール２の上下を
駆動するカム位ｌの説明図である。第９図は２ケのモー
ター１９　、１９ａのサイクルタイム表である。第１０
図は電気制御回路のブロックダイヤグラム、第１１図は
そのフローチャート、第１２図は本発明の第２実施例で
あるボンディングヘッドｌが往復するクランク機構の説
明図、第１３図は２ケのモーター１９　、１９ａのサイ
クルタイム表、第１４図は同一アイランド部に２個以上
のダイをボンディングすることができる公知のダイボン
ダーの説明図、第１５図はダイにスクラブを与えること
ができる従来のダイボンダーの側面図、第１６図は第１
５図のＣ矢視図、第１７図は第１５図の平面図、第１８
図は先行技術であるツールの上動説明図である。ｌ・・・ボンディングヘッド２・・・ダイピックアップ用ツール３・・・クランク　　　　４・・・クランクビン５・・
・クランクアーム　６・・・揺動杆７・・・ベアリング
　　　８・・・Ｚスライダー８ａ・・・ド端面　　　　
　９・・・ベアリング１０・・・スプリング　　１１・
・・上下用レバー１２・・・回転軸　　　　１２ａ・・
・レバー１３・・・ツール上下用レバー１４・・・平行バネ　　　１５・・・リング１６・・・
リード゛フレーム１７・・・ダイトレイ部１８・・・ダ
イ　　　　　１９・・・前後用モーター１９ａ・・・上
下用モーター２０・・・スライダー２０ａ・・・ガイド
　　　　２１・・・モーター軸２２・・・モーター軸２３・・・ボンディングヘッド２４・・・カムフォロア　２５・・・カムフォロア２６
・・・カムアーム　　２７・・・カムアーム２８・・・
スプリング　　２９・・・上下用レバー３０・・・モー
ター軸　　３６・・・ボンディング部３７・・・電気カ
ム　　　３８・・・Ｈ，Ｐセンサー３９・・・スリット
　　　４０・・・電気カム４１・・・Ｈ，Ｐセンサー　
４３・・・入力ボート４４・・・バックアップメモリ４５・・・ＣＲＴディスプレー４６・・・ＣＰＵ中央演算処理装置４７・・・キーボード　　４８・・・入力ボート４９・
・・ＲＯＭ　　　　　５０・・・出力ボート５１・・・
シグナルジェネレータ５２・・・ドライブユニット５３・・・出力ボート５４・・・シグナルジェネレータ５５・・・ドラ１ブユニツト５６・・・ｘ−Ｙテーブル５７・・・スクラブ用モーター５８・・・スクラブ用カム５９・・・ベアリング６０・
・・軸受第６図第８図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

第１のモータと、この第１のモータによりボンディング
ヘッドの先端に取付けたツールをダイ吸着位置からボン
ディング位置まで往復動させる機構と、第２のモータと
、該第２のモータにより前記ツールをダイ吸着位置およ
びボンディング位置において上下運動させる機構と、前
記第１のモータと前記第２のモータとの関連動作並びに
前記第１のモータの停止位置もしくは停止位置における
反復正逆回転動作を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とする自動ダイボンダー。