JPS61234040A - ダイボンデイング装置 - Google Patents

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 本発明は、リードフレーム又はセラミック基板上に半導
体、ダイを固着する為のダイボンディング装置に関する
ものである。

従来の技術 従来の技術としては、例えば、特開昭６３−１２６２６
９号公報に示されている一般にインデックス方式といわ
れているものがある。第８図は、そのインデックス装置
であり、６３はポンディングヘッド、６４はボンディン
グヘッド６３を支持するアームである。６６はアーム６
４を回転して位置決めを行うインデックス駆動装置であ
る。以上の様に構成されたインデックス装置について、
以下その動作を説明する。ａ点でダイをポンディングヘ
ッド６３が吸着する。次にアーム６４を回転させ、ｂ点
にて停止させた後、上記ダイをリードフレーム又はセラ
ミック基板上にボンディングする。

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ものがある。

第９図は、そのリンクアーム方式ダイポンディング装置
である。６６はボンディングヘッド、６７はダイコレッ
ト、６８はシャフト、６９はガイドベアリング、７ｏは
揺動レバー、７１はカムフォロワ、７２はスプリング、
７３は前後駆動カム、７４は上下ガイドシャフト、７６
はガイドベアリング、７６はカムフォロワ、７７は上下
駆動カム、７８はベアリングホルダーである。

以上の様に構成されたリンクアーム方式ダイボンディン
グ装置について、以下その動作を説明する。

カム７３及び７７を同期回転させることによって、ポン
ディングヘッド６６はＱ　−＋　ｄ→ｅ　−＋　ｆ→ｅ
→（１−＋　ｃの順で上下・前後動作を行なう。まず０
点でダイを吸着する。続いて、上下駆動カム７７の回転
により、カムフォロワ７６が持ちあげられる。

ベアリングホルダ７８も同時に持ちあげられ、ガイドベ
アリング６９を介して、シャフト６８が持ち上げられ、
結果としてボンディングヘッド６６゜ダイコレット６７
が点ｄの位置迄上昇する。次に前後駆動カム７３の回転
により、カムフォロワ７１がバネ７２の力に抗して押さ
れる。すると揺動レバー７０を介してポンディングヘッ
ドが点ｅの方へ引張される。ポンディングヘッド６６が
点ｅの位置に来ると、上下駆動カム７７の作用によって
、ポンディングヘッド６６はｆ点適下降し、ダイコレッ
ト６７に吸着されたダイは基板（図示せず）Ｋ対しポン
ディングされる。ポンディングが完了されると、ボンデ
ィングヘッドはｅ点適上昇し、点ｄの方へ移動した後、
点Ｃ迄下降して再びダイを吸着する。以上の動作をくり
返し行なう。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のインデックス方式の場合、インデ
ックス装置を高精度に製造することが困難であり、その
為に割出し誤差α度（第８図参照）が、要求される精度
より大きくなってしまうことが多い。又、リンクアーム
方式の場合は、カム７３．７７の停留時でもカムと軸こ
のはめあいのすき間、及び加工誤差による偏心等の変位
が残り、ボンディングヘッド６６は揺動レバー７０にお
ける長さの比１１／１２（第９図参照）の分だけ拡大さ
れた誤差が生じる。

従って、充分なダイの位置決め動作を行うことができな
いという問題点を有していた。

そこで本発明は、ボンディングヘッドの運動を高速安定
化し、且つ高い位置決め精度が得られるダイボンディン
グ装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決する為、本発明のダイボンディング装
置は揺動可能に支持された揺動アームと、この揺動アー
ムに設けられた作動子と、この作動子を摺動案内する案
内部を備えたガイドブロックと、このガイドブロックが
固定されたボンディングアームと、このポンディングア
ームに取り付けられたダイコレットと、このダイコレッ
トがダイを保持する第１の位置と保持したダイを基板に
装着する第２の位置の間を往復運動する様前記ボンディ
ングアームを駆動する駆動手段とを具備し、前記ダイコ
レットが前記第２の位置付近を移動中に前記作動子が描
く軌跡の接線が前記ガイドブロックの案内部の案内方向
とほぼ平行となる様構成してなる。

作用 本発明は前記した構成により、ボンディングアームの位
置決めを、ポンディングアームに設けたガイドブロック
の案内部によって案内される作動子を取りつけた揺動ア
ームを１８００揺動させることによりポンディングヘッ
ドの位置決めが、構成部品の精度に左右されず精度良く
行なうことができる。

実施例 第３図は本発−〇−実施例に係るダイボンディング装置
を使用した半導体組立機の実施例である。

第３図において、４８は接着剤供給装置、４９はダイボ
ンディング装置、６０はリードフレーム搬送装置、６１
は位置決め認識用カメラ、５２はリードフレーム収納装
置、６３はマガジン、６４は空ウェハー収納装置、５５
は操作押釦、５６はす−ドフレーム供給装置、５７は自
動ウェハー供給装置、６８はウェハーテーブル、６９は
入力用ギ−ボード、６ｏはＸ−Ｙテーブル、６１はダイ
エジェクター、６２は表示用テレビである。以上の様に
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。本組立機に供給されたリードフレームはリードフ
レーム供給装置６６によって、１枚ずつ分離されてリー
ドフレーム搬送装置６０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によって、リードフレームのポンディングパッドに
接着剤が塗布される。この接着剤の塗布されたリードフ
レームがダイボンディング位置に来ると、そこでダイボ
ンディング装置４９によって、ウェハーテープ／ｌ１５
８上のウェハーよりダイか移載される。

ダイボンディングを完了したリードフレームは、前記リ
ードフレーム搬送装置６０によってマガジン６３に収納
される。マガジンにリードフレームが所定枚数収納され
ると自動的にリードフレーム収納装置６２によってマガ
ジンが交換される。またウェハー・は自動ウェハー供給
装置５７に積み重ねて供給され、１枚のウェハー使用が
完了するとＸ−Ｙテープ１ｖ６０がウェハー交換位置へ
移動し、前記自動ウェハー供給装置６７から新しいウェ
ハーが供給され、これに伴って使用を終ったウェハーは
、ウェハーテープ／ｌ１５８上から空ウェハー収納装置
６４に収納される。新しいウェハーはＸ　−Ｙテープ／
Ｌ／６０が、位置決め認識用カメラ６１の下まで移動す
ることによって位置決めされ、前記ダイボンディング装
置４９によってダイは１個ずつリードフレーム上へ移載
される。また本組立機の操作は、操作押釦６６によって
電源を投入した後は表示用テレビ６２と対話形式によっ
て、入力用キーボード６９の操作で使用する事ができる
。

第１図、第２図は本発明のダイボンディング装置の一実
施例を示す図である。１は第１のタイミングプーリー、
２はタイミングベルト、３は第２のタイミングプーリー
、４はカム軸、６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は第１のカムフォロワ
、９は第１のレバー、１ｏは大歯車用軸、１１は大歯車
、１２は小歯車、１３は小歯車用軸、１４は揺動アーム
、１６は第２のカムフォロワ、１ｅはサイドプレート、
１７は第１のベアリングハウジング、１８は第１の軸、
１９は第１の支持アームである。

２ｏは第３のカム７オロワ、２１は第２のレバー、２２
は第１の連結棒、２３は第１のスプリング、２４は第３
のレバー、２６は第２の連結棒、２６は第４のレバー、
２７は突上ピンホルダー、２８は突上ピン、２９は第４
のカムフォロワ、３ｏは第６のレバー、３１は第２のス
プリング、３２は第３の連結棒、３３は第６のレバー１
，３４は第７のレバー、３６は第４の連結棒、３６は第
２のベアリングハウジング、３７は第２の軸、３８は第
２の支持アーム、３９はボンディングアーム、４０はガ
イドプロッタで、このガイドブロック４０には、ガイド
溝（案内部）４０ａが形成されている。４１はダイコレ
ット、４２はダイコレット４１の駆動モータ、４３は第
１のリンク、４４は第２のリンク、４６は第３のリンク
、４６は第４のリンク、４７は第１の歯車である。以上
の様に構成されたダイポンディング装置について、以下
その動作を説明する。

まず第１のタイミングプーリ１が駆動されるとタイミン
グベルト２を介して、第２のタイミングプーリ３が駆動
される。次にカム軸４を介して、溝カム６及び第１．第
２の板カム６．７が駆動される。はじめに本発明の中心
となる溝カム５によって駆動されるボンディングアーム
３９について説明する。

溝カム６の溝に案内された第１のカムフォロワ８の移動
は第１のレバー９の揺動運動に変換され、この揺動を大
歯車用軸１０を介して大歯車１１に４伝える。大歯車１
１は小歯車１２と噛みあっており、小歯車用軸１３を回
転させる。この軸１３は揺動アーム１４に締結されてお
り、又、この先端には第２のカムフォロワ１６が取付け
られ、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、第２のカムフォロワ１５は１８０゜
の円弧運動を行う様に形成されている。この第２のカム
フォロワ１６の円弧運動に伴って、このカムフォロワ１
６を摺動可能に案内するガイド溝４０＆が形成されたガ
イド用溝ブロック４ｏが円弧運動をする。前記ガイド用
溝ブロック４０はボンディングアーム３９に固定され、
このボンディングアーム３９と第１９．第２の支持アー
ム１９゜３８及びこれらの支持アームを支える第１．第
２の軸ＩＥＳ、３７、又これらの軸を支える第１．第２
のベアリングハウジング１７　、３６とこれらのベアリ
ングハウジングを取りつけるサイドプレート１６とによ
って平行リンクが形成されている。

従って前記ガイド用溝ブロック４ｏの移動に伴ってボン
ディングアーム３９は円弧移動動作を行なう。

次に第２の板カム７によって駆動されるダイコレット４
１の上下動作について説明する。第２の板カム７の回転
に伴って第４のカムフォロワ２９が移動する。次に第６
のレバー３０が揺動され、この動作は第２のスプリング
３１によって第４のカムフォロワ２９が第２の板カム７
に押しつけられる事によって行われる。第５のレバー３
０の揺動け、第３の連結棒３２．第６のレバー３３．第
７のレバー３４．第４の連結棒３６を経て、第１のりン
ク４３．第２のリンク４４．第３のリンク４６、第４の
リンク４６を経て、第１の歯車４７を上下駆動させるこ
とによって、第１の歯車４７の軸に連結されたダイコレ
ット４１を上下動させる。

次に第１の板カム６によって駆動されるダイ突上げピン
の動作について説明する。第２の板カム６の回転に伴っ
て第３のカムフォロワ２ｏが上下動し第２のレバー２１
が揺動する。この動作は、第２０１／／＜−に取りつけ
られた第３のカム７オロワ２０が第１のスプリング２３
の力によって、第１の板カム６に押しつけられることに
よって行われる。第２のレバー２１の動作は第１の連結
棒２２、第３のレバー２４．第２の連結棒２５．第４の
し１５−２６を介して突上ピンホルダー２７に取シつけ
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２Ｂでダイを突き上げ
、ダイコレット４１で吸着し、ボンディング位置へ移載
する動作を第４図、６図に従って説明する。

７９はウェハリングホルダ、８ｏはウェハー、８１はガ
イドレール、８２はリードフレーム、８３は第６のリン
ク、８４は第１のベアリング、８６は第２のベアリング
、８６はボ・ンディング圧スプリング、８７はカラー、
８８はピニオン歯車、８９は減速歯車、９ｏはダイコレ
ットホルダー、９１はダイ、９２はパイプである。以下
、その動作を説明する。

揺動アーム１４が回転する事によってその先端に取付け
られた第２のカムフォロワ１６がｇ点からｈ点を経て１
点へ円弧移動する。そうするとガイド溝ブロック４０が
それに伴って移動する。ボンディングアーム３９は、第
１及び第２の支持アーム１９　、３８によって支持され
ているため、ボンディングアーム３９は距離Ｅだけ、円
弧状に水平を保ったまま移動する。同時に前記アーム３
９の先端に取り付けられたダイコレット４１は、ガイド
レール８１に干渉しない様にボンディングアーム３９の
移動と同期した第２の板カム７とリンクの駆動によって
第４のリンク４６が矢印ｍと反対に引張られ、第６のリ
ンク８３及び第１のベアリング８４を介して、第１の歯
車４７を上昇させる。すると歯車４７と締結されたダイ
コレットホルダ９ｏを介して、ダイコレット４１が上昇
する。

ダイコレット４１がダイピックアップ位置に点に移動す
ると、次に第２の板カムの駆動によってダイコレット４
１は、ウェハーリングホルダ７９に保持されたウェハー
８０の中の１個のダイ９１の上に下降する。さらに同期
された第１の板カムの駆動によって突上げピン２８が前
記ダイ９１を１個のみ突き上げる。するとパイプ９２を
介して真空引きされたダイコレット４１がダイ９１を吸
着する。この動作を完了すると、ダイコレット４１は、
上昇し再び第２のカム７オロワ１６が１点からｈ点を経
てｇ点へ戻るに従って、ダイポンディング位置ｊ点へ戻
る。ここで第２の板カムの駆動によってダイコレット４
１が下降し、ガイトレー／ｌ／８１上のリードフレーム
８２上にダイ９１をある一定の圧力でもってボンディン
グする。この圧力は、ポンディング圧スプリング８６に
よって発生され、カラー８７を介してダイコレット４１
に伝えられている。

もう１つのこのボンディングヘッドの特徴として、ダイ
の吸着ボンディングに際して、ダイ９１の上面に形成さ
れた回路にダメージを与えない様に第７図に示すような
ダイコレット４１を使用し、ダイの上辺の４辺のみに接
触するのであるが、もしダイ９１がダイコレット４１に
対して角度θだけズしていたとするとダイコレット４１
は、ダイ９１の上面に触れて回路にダメージを与える。

こうならない様・に、ダイのズレ角θを検出し、角度θ
だけダイコレットを回転させてダイを吸着する様にした
のが第６図である。

以下動作を説明する。ダイコレット駆動モータ４２が所
定角度回転するとピニオン歯車８８．減速歯車８９を介
して第１の歯車４７を回転させる。

そうするとこの歯車４Ｔに締結されたダイコレットホル
ダ９ｏを介してダイコレット４１が所定角度回転される
。ダイコレットホルダ９ｏは回転及び上下動されるので
、この両動作を可能にする第２のベアリング８６を介し
て、ボンディングアーム３９に取付けられている。

ボンディング位置決めは第６図に示した様に、第２のカ
ム７オロワ１６が１８００回転移動するのに伴い、ガイ
ド溝ブロック４０が移動することによって行なわれる。

ところで、第６図は、図示しないダイコレットがダイを
基板に対し、装着する状態にある時のカムフォロワ１６
とガイド溝ブロック４０の関係を示す図である。この状
態になる直前にカムフォロワ１５が描く軌跡の接線は第
６図中ムで示したものであり、この接線ムは、ガイド溝
ブロック４ｏに形成したガイド溝４０１Ｌ（案内部）の
案内方向Ｂとほぼ平行となっている。ここでもし、機構
系のガタつきや部品の加工誤差によってカムフォロワ１
６の停止位置がδ度だｆｆスしたとする。そうすると、
この時のボンディングδ２となり、例えば”　＝　８０
ｍｍδ＝１°とすると△Ｌ　＝　０−０１２ｍｍとなり
、かなシ良い位置決め精度を得ることができる。

発明の効果 以上述べてきた様に、本発明によれば、きわめて簡単な
機構で、高速かつスムーズな動作で精度良くダイボンデ
ィングできる。これは実用的にきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るカム、リンク系駆動
部の斜視図、第２図は、支持アーム、ボンダイングアー
ム、ボンディングヘッドの外観斜視図、第３図は、本発
明の一実施例のダイボンデインク装置を用いた半導体組
立機の斜視図、第４図は、ボンディングアームの運動の
模式図、第６図は、ボンディングヘッドの構造図、第６
図は、揺動アームによるボンディングアームの位置決め
精度について示した図、第７図は、ダイとダイスレフト
この関係を示した図、第８図は、従来のインデックス方
式を示した図、第９図は、従来のリンクアーム方式を示
した図である。 １・・・・・・第１のタイミングプーリー、２・・・・
・・タイミングベルト、３・・・・・・第２のタイミン
グプーリー、４・・・・・・カム軸、６・・・・・・溝
カム、６・・・・・・第１の板カム、７・・・・・・第
２の板カム、８・・・・・・第１のカムフォロワ、９・
・・・・・第１のレバー、１ｏ・・・・・・大歯車用軸
、１１・・・・・・大歯車、１２・・・・・・小歯車、
１３・・・・・・小歯車用軸、１４・・・・・・揺動ア
ーム、１６・・・・・・第２のカムフォロワ（作動子）
、１６・・・・・・サイドプレート、１７・・・・・・
第１のベアリングハウジング、１８・・・・・・第１の
軸、１９・・・・・・第１の支持アーム、２ｏ・・・・
・・第３のカムフォロワ、２１・山・・第２のレバー、
２２・・・・・・第１の連結棒、２３・・・・・・第１
のスプリング、２４・・・・・・第３のレバー、２５・
・・・・・第２の連結棒、２６・・・・・・第４のレバ
ー、２７・・・・・・突上ピンホルダー、２８・・・・
・・突上ピン、２９・・・・・・第４のカムフォロワ、
３０・・・・・・第６のレバー、３１・・・・・・第２
のスプリング、３２・・・・・・第３の連結棒、３３・
・・・・・第６のレバー、３４・・・・・・第７のレバ
ー、３６・・・・・・第４の連結棒、３６・・・・・・
第２のベアリングハウジング、３７・・・・・・第２の
軸、３８・・・・・・第２の支持アーム、３９・・・・
・・ボンディングアーム、４０・・・・・・ガイド溝ブ
ロック、４０＆・・・・・・ガイド溝（案内部）、４１
・・・・・・ダイコレット、４２・・・・−・ダイコレ
ット駆動モータ、４３・・・・・・第１のリンク、４４
・・・・・・第２のリンク、４６・・・・・・第３のリ
ンク、４６・・・−・・第４のリンク、４７・・・・・
・第１の歯車、４８・・・・・・接着剤供給装置、４９
・・・・・・ダイボンディング装置、６０・・・・・・
リードフレーム搬送装置、６１・・・・・・位置決め認
識用カメラ、５２・・・・・・リードフレーム収納装置
、６３・・・・・・マガジン、６４・・・・・・空ウェ
ハー収納装置、６６・・・・・・操作押釦、６６・・・
・・・リードフレーム供給装置、６７・・・・・・自動
ウェハー供給装置、６８・・・・−・ウェハーテーブル
、６９・・・・・・入力用キーボード、６ｏ・・・・・
・Ｘ−Ｙテーブル、６１・・・・・・ダイエジェクター
、６２・・・・・・表示用テレビ、６３・・・・・・ボ
ンディングヘッド、６４・・・・・・アーム、６６・・
・・・・インデックス駆動装置、６６・・・・・・ボン
ディングヘッド、６７・・・・・・ダイコレット、６８
・・・−・・シャフト、６９・・・・・・ガイドベアリ
ング、７ｏ・・・・・・揺動レバー、７１・・・・・・
カムフォロワ、７２・・・・・・スプリング、７３・・
・・・・前後駆動カム、７４・・・・・・上下ガイドシ
ャフト、７５・・・−・・ガイドベアリング、７６・・
・−・・カムフォロワ、７７・・・・・・上下駆動カム
、７８・・・・・・ベアリングホルダ、７９・・・・・
・ウェハリングホルダ、８０・・・・・・ウェハー、８
１・由・・ガイドレール、８２・・・・・・リードフレ
ーム、８３・・・・・・第６のリンク、８４・・・・・
・第１のベアリング、８６・・・・・・第２のベアリン
グ、８６・・・・・・ポンディング圧スプリング、８７
・・・・・・カラー、８８・山・・ピニオン歯車、８９
・、・・・・・減速歯車、９０・・・・・・ダイコレッ
トホルダー、９１・・・・・・ダイ、９２・・・・・・
パイプ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第６
図 Ａ４１１） 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）揺動可能に支持された揺動アームと、この揺動ア
   ームに設けられた作動子と、この作動子を摺動案内する
   案内部を備えたガイドブロックと、このガイドブロック
   が固定されたボンディングアームと、このボンディング
   アームに取り付けられたダイコレットと、このダイコレ
   ットがダイを保持する第１の位置と保持したダイを基板
   に装着する第２の位置の間を往復運動する様に前記ボン
   ディングアームを駆動する駆動手段とを具備し、前記ダ
   イコレットが前記第２の位置付近を移動中に前記作動子
   が描く軌跡の接線が前記ガイドブロックの案内部の案内
   方向とほぼ平行となる様構成してなるダイボンディング
   装置。
2. （２）揺動アームは１８０°の円弧往復運動をすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイボンディ
   ング装置。